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铝合金的棘轮及低周疲劳行为研究
| 论文题名： | 铝合金的棘轮及低周疲劳行为研究 |
| 关键词： | 铝合金型材;应力控制;棘轮行为;低周疲劳实验;寿命预测 |
| 摘要： | 铝合金作为生产高速列车的主要材料之一，在列车运行时，通常承受着对称或非对称的循环荷载作用。在非对称循环应力控制下，材料有可能产生棘轮行为，而棘轮应变的过度累积往往会导致结构和构件变形过大而无法正常使用，所以在工程实际设计中往往需要考虑材料棘轮行为的影响。在应变控制的对称循环载荷下，材料会发生疲劳破环，而轧制工艺会导致材料各向异性的产生，进而影响材料各个方向的疲劳寿命。所以进行铝合金的棘轮行为和轧制工艺对疲劳寿命影响方面的研究也具有重要的工程实际指导意义。 本文选用常用的高铁材料6005铝合金材料和5083H111轧制铝合金板。对6005铝合金型材在室温下的单轴循环变形行为进行了实验研究，讨论了不同应变幅及平均应变对响应应力幅值的影响和平均应力、应力幅值、加载速率、峰/谷值保持时间对该材料的棘轮行为影响;对轧制5083H111铝合金板进行了不同方向上的单轴对称应变控制下的疲劳行为实验研究，采用在铝合金板的三个典型方向(轧制方向(RD)、与轧制方向成45°角方向(MD)、垂直于轧制方向(TD))截取的试样，研究其循环变形行为和疲劳寿命的差异。研究结果表明:6005铝合金材料表现为循环稳定特性，在应变循环下，材料的响应应力幅值随着应变幅值的增大而增加;在应力循环下，其棘轮行为不仅依赖平均应力和应力幅值的大小，还依赖加载速率和峰谷值的保持;5083H111轧制铝合金板的三个方向都表现出明显的循环硬化特性，即在恒定的应变幅值下，三个方向的响应应力幅值均随着循环次数的增加而增大，并且外加应变幅值越大，响应应力幅值也越大，三个方向的低周疲劳ε-N曲线差别不明显。 本文在实验研究的基础上对已有疲劳寿命预测模型在5083H111轧制铝合金板三个方向的低周疲劳寿命方面的预测能力进行了评判。结果表明，除Manson-coffin模型预测效果差外，拉伸滞后能损伤函数法和三参数幂函数模型都有很好的预测能力。 |
| 作者： | 彭金波 |
| 专业： | 工程力学 |
| 导师： | 康国政 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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