荆洪阳，潘胜豪，徐连勇，赵 雷，韩永典

Ti-6Al-4V钛合金弯曲疲劳行为与损伤机理研究

荆洪阳1, 2，潘胜豪1, 2，徐连勇1, 2，赵 雷1, 2，韩永典1, 2

(1. 天津大学材料科学与工程学院，天津 300072；2. 天津市现代连接技术重点实验室，天津 300072)

研究了Ti-6Al-4V(TC4)钛合金在不受轴向拉应力作用下的弯曲疲劳行为，设计了悬臂梁弯曲疲劳试验机对TC4钛合金进行弯曲疲劳试验，利用ABAQUS有限元模拟软件结合损伤模型模拟预测TC4钛合金的弯曲疲劳寿命．通过对TC4钛合金进行7种不同弯曲疲劳幅值下的试验与模拟，研究了TC4钛合金在弯曲疲劳过程中的应力分布与损伤断裂机理，利用扫描电子显微镜(SEM)分析了TC4钛合金的疲劳断口，研究了TC4钛合金在不同弯曲疲劳幅值下的断裂方式．结果表明：弯曲疲劳数值计算寿命与试验结果处于2倍分散带内，计算断裂位置与试验断裂位置均处于应力最大截面，偏离圆弧段中心截面1mm处；弯曲疲劳裂纹萌生和扩展主要受应力控制，裂纹起源于上下表面应力最大处，并逐渐向试样中心发展，直至试样断裂；当弯曲幅值较小时，弯曲疲劳试样的疲劳断口上存在着大量的撕裂棱和二次裂纹，为明显的准解理断裂特征；当弯曲幅值进一步增大，材料内部变形提高，试样承受应力增加，疲劳断口上存在着明显的韧窝，试验转变为韧性断裂．

弯曲疲劳；有限元模拟；疲劳寿命预测；疲劳断口

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