强化和损伤过程中传动轴材料的典型机械性能变化规律研究.docx

摘要

疲劳失效机理的研究，对机械产品的合理设计与使用有重要的指导意义，可以减少设计过程中材料的浪费，避免使用过程中疲劳失效造成的经济损失和人员伤害。材料的疲劳失效其实质是材料内部损伤积累到一定程度的结果，因此，对疲劳过程中强化和损伤的合理评估具有重要的意义。

材料的强化和损伤在宏观上表现为机械性能的变化，通过对材料疲劳过程中机械性能变化的研究，可用其来表征疲劳过程中的强化和损伤程度。本文以传动轴标准材料试样为研究对象，试验研究了强化和损伤过程中材料试样几种典型的机械性能的变化，验证了利用机械性能的变化来表征材料的强化和损伤，进而进行剩余寿命预估的可行性。

本文在研究过程中，首先进行传动轴标准材料试样的强化和损伤试验，通过小载荷强化和损伤载荷验证试验，研究了材料疲劳过程中的强化和损伤特性。然后在强化和损伤试验的基础上，试验获取强化和损伤试验后试样的几种典型机械性能，包括疲劳强度、剩余强度、剩余刚度和硬度等，研究了它们在强化和损伤过程中的变化特性。研究结果表明，典型机械性能的变化可以反映材料疲劳过程中的强化和损伤程度，可作为强化和损伤评价的指标。最后将几种机械性能变化进行分析与对比，研究了各个机械性能变化特性之间的相互关系；根据机械性能之间的相互关系，考虑到材料剩余刚度与硬度可在无损或微小损伤的情况下测量，因此，使用剩余刚度及硬度代替需破坏性测量的强度进行强化和损伤无损评价是可行的。

材料机械性能的变化可以表征疲劳过程中的强化和损伤，对其进行系统的研究，可为强化和损伤的评价提供数据支持和评价理论参考。

关键词：传动轴试样强化和损伤机械性能变化损伤评价

ABSTRACT

Researchoffatiguefailuremechanismhastheroleofguidingdesigningandusingformechanicalproducts,itcanreducematerialwasteintheprocessofdesign,avoidtoeconomiclossandinjuriesintheprocessoffatiguefailure.Theessenceofmaterialfatiguefailureiscumulativefatiguedamage,therefore,Reasonableevaluationofstrengthenanddamagehasvitalsignificance.

Damageandstrengthenonthemacroscopicshowsthechangeofmechanicalproperties,throughresearchofmechanicalproperties,thedegreeofstrengthenanddamagecanbeexpressed.Thechangeofmechanicalpropertiesofmaterialspecimenwasinvestigatedundertorsionfatiguestrengtheninganddamagingprocess.Theinvestigatedresultsshowthatmechanicalpropertiescanexpressstrengthenanddamage,andthenthefeasibilityoftheresiduallifeprediction.

Intheprocessofresearch,strengthenanddamagetestfirst,damageandstrengthenpropertiesduringthefatiguewasobtained.Thenbasedonstrengthenanddamagetest,testforseveraltypicalmechanicalpropertiesofthespecimenswasimplemented,includingfatiguestrength,residualstrength,residualstiffnessandhardness,theirchangingcharacteristicsduringstrengthenanddamagewerestud