董 俊

(哈尔滨东安发动机(集团)有限公司， 哈尔滨 150066)

工程上有许多机件在服役过程中，既使交变应力低于材料的屈服强度，经过较长时间工作也会发生断裂，所以研究材料在交变载荷作用下，金属所承受的交变应力与寿命之间的关系来预测机件的疲劳寿命是十分重要的。本文为确定焊接件的旋转弯曲疲劳极限，采用光滑圆柱试样，在室温环境下，分别对8根试样进行了3个应力级别的试验研究，并对试验数据进行了分析。

1 试验原理及试样

1.1 试验原理

试验时，试样被夹紧，并随主轴一起旋转，负荷通过卡箍、拉杆等机件作用在试样的两端，因为负荷方向不变，试样在旋转状态下受弯曲应力，每一点的应力都是随试样旋转而做相同速度的反复变化。在试样的工作面的全长受到均匀分布的纯弯曲力矩的作用，循环应力和纯弯曲力矩如图1、图2。

图1 循环应力

图2中ABCD为试样支撑点到力作用点的距离a即为力臂。BC表示试样工作长度L，试样在CD长度内受等弯矩的作用，作用在试样上的力为Q。由纯弯曲应力计算公式：σ=M/W，其中M=Qa/2；W=πd3/32所以σ=16Qa/πd3

式中：M—试样危险截面弯曲力矩，kgf·mm；W—圆柱形试样的抗弯截面系数，mm3；d—试样危险截面的直径，mm；Q—施加在试样上的总负荷，kgf。

1.2 试样

试样类型为光滑圆形长试样,制备试样时不应因加工而改变试样的疲劳性能。因为在交变载荷作用下，金属的不均匀滑移主要集中在金属表面，疲劳裂纹也常常产生在表面，所以试样的表面状态对疲劳极限影响很大，表面的划痕、磨裂等微小而锋利的缺口一样引起应力集中，使疲劳极限降低。……