机械工程材料

作者：姜学艳, 包骐乐, 代巧

关键词：TA2工业纯钛, 疲劳失效, 非对称循环载荷, 损伤变量

对TA2工业纯钛进行应力控制的非对称载荷疲劳试验,研究了不同最大应力（245,253,270,300?MPa）下纯钛的疲劳寿命和断口形貌,分析了非对称循环载荷下的应变演变以及应力-应变响应；基于连续损伤力学理论,建立了基于棘轮应变和总应变能密度的疲劳损伤演变预测模型,对纯钛的疲劳损伤过程进行预测,并与试验结果进行对比。结果表明：随着最大应力的降低,TA2工业纯钛的疲劳寿命延长。当最大应力为245,253?MPa时,塑性韧断区面积较小,断口中出现疲劳裂纹扩展区,失效机制为疲劳开裂及裂纹扩展失效,疲劳应变演变由加载初始阶段、稳定阶段和失效阶段组成,随最大应力的增加,塑性应变能密度以及相同疲劳寿命对应的平均应变均增大。当最大应力为270,300?MPa时,断口主要由纤维状的塑性韧断区组成,失效机制为循环塑性大变形失效,此时疲劳应变演化的稳定阶段不明显,随最大应力的增加,塑性应变能密度增大幅度较大,且当循环次数达到70%疲劳寿命时,270?MPa最大应力下的平均应变较大。基于棘轮应变的疲劳损伤演变预测模型对于疲劳中后期（循环次数不低于40%疲劳寿命）损伤值的预测效果较好,最大相对误差不超过12.5%；基于总应变能密度的疲劳损伤演变预测模型预测的损伤值相对误差基本在23%以内,整体预测稳定性较差。

来源：2024年第7期

《机械工程材料》期刊编辑部

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