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汽车薄板拉-压高周疲劳试样的形状和尺寸选取

2021-10-28苏洪英刘仁东芦延鹏丁庶炜李萧彤

理化检验(物理分册) 2021年10期

苏洪英, 刘仁东, 芦延鹏, 丁庶炜, 李萧彤, 张 南

(鞍山钢铁集团有限公司技术中心, 鞍山 114009)

疲劳破坏为汽车结构和部件失效的主要形式之一,汽车在日常行驶过程中,受气流、路况等外界因素的影响往往会在车身上产生循环载荷,经过长时间的作用车身部件就会产生裂纹甚至发生疲劳断裂。车身耐久性已成为当前汽车设计必须考虑的性能指标之一。

大多数情况下汽车板主要承受拉伸载荷作用,因此拉-拉疲劳性能(应力比R>0)是考核的主要指标,研究者们也为此作了大量工作[1-6]。但在实际应用中,汽车薄板也常处于拉-压应力状态,为避免压缩载荷引起薄板疲劳试样弯曲失稳、打弯而导致瞬间失稳[1-2],从而测不到试样的真实疲劳寿命和疲劳断口,使得试验失效,很多研究者们在拉-压疲劳试验过程中安装了防屈曲变形的装置。GB/T 3075-2008《金属材料 疲劳试验 轴向力控制方法》给出了抗屈曲约束装置,但同时也强调不鼓励使用抗屈曲约束装置。为此,笔者在不安装防屈曲装置的情况下,针对不同厚度、不同强度级别的薄板,设计不同试验段宽度、不同平行长度、不同圆弧半径的疲劳试样,进行应力比R=-1的疲劳试验,在试样不发生屈曲的条件下,通过相同应力水平下不同疲劳试样尺寸的疲劳寿命循环次数,设计合适的疲劳试样形状和尺寸,避免了安装防屈曲装置引入的摩擦力导致试验偏差,以及因试样发热、试验频率过低而导致的试验时间过长、试验效率过低等问题。

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