残余应力对有冲孔高强度钢板疲劳强度的影响

在10%和25%的间隙（图1）下对抗拉强度分别为540MPa和780MPa的高强度钢板进行冲压，研究残余应力对有冲孔钢板反向弯曲疲劳强度的影响。

图1

研究结果有以下几点。①在钢板冲孔侧壁和附近会产生拉伸和压缩残余应力：拉伸残余应力出现在孔边缘和孔断裂区；而压缩残余应力出现在孔抛光区和孔边缘毛刺附近的表面。②在823K下对有冲孔的试样进行1h热处理，降低孔周围的残余应力，并提高试样的疲劳强度。在抗拉强度为540MPa的钢板中，25%间隙冲压钢板的疲劳强度高于10%间隙冲压钢板。而在拉伸强度为780MPa的钢中，10%间隙冲压钢板的疲劳强度高于25%间隙冲压钢板。③观察两种类型的疲劳断裂面。一是断裂面，其中主疲劳断裂面的裂纹开始处位于冲压孔的侧面，在间隙为10%、抗拉强度为540MPa的钢中能够观察到。二是断裂表面，其中主疲劳断裂面中的裂纹起始位置在孔的断裂区域处，在间隙为25%、抗拉强度为540MPa的钢板和间隙分别为10%和25%、抗拉强度为780MPa的钢板中都能观察到。④对间隙为10%，抗拉强度为540MPa的钢板进行冲压，其热处理后由于侧边拉伸残余应力的降低，其疲劳强度增加。而对间隙为25%、抗拉强度为540MPa的钢板进行冲压，以及对间隙分别为10%和 25%、抗拉强度为780MPa的钢板进行冲压，其热处理过程中拉伸残余应力的降低会导致结构的疲劳强度增加。⑤根据循环负荷后残余应力和疲劳裂纹起始处的极限抗拉强度，利用改进的古德曼关系来估计残余应力对边缘疲劳极限的影响。

刊名：International Journal of Fatigue（英）

刊期：2015年第80期

作者：Tsuyoshi Shiozaki et al

编译：赵唤