316L不銹鋼單軸棘輪與蠕變行為研究.pdf

1、材料在循環(huán)載荷作用下產(chǎn)生的塑性變形的逐漸累積現(xiàn)象稱(chēng)為棘輪效應(yīng)。棘輪問(wèn)題的危害性引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛重視，其研究已經(jīng)成為熱點(diǎn)方向。蠕變是金屬材料在恒值應(yīng)力作用下隨時(shí)間增長(zhǎng)而發(fā)生塑性變形累積的現(xiàn)象。棘輪與蠕變問(wèn)題的內(nèi)在聯(lián)系近年已為學(xué)術(shù)界所關(guān)心。 本文基于316L不銹鋼單軸棘輪和蠕變的一系列試驗(yàn)，系統(tǒng)研究了材料在高周次下的棘輪塑性變形累積特性，研究了峰值應(yīng)力對(duì)棘輪變形的控制規(guī)律，研究了蠕變與棘輪變形的相關(guān)性，以及研究了MTS試驗(yàn)系統(tǒng)

2、的通道擴(kuò)充技術(shù)，取得如下研究成果： (1)當(dāng)峰值應(yīng)力超過(guò)棘輪門(mén)檻值后，316L不銹鋼在數(shù)百甚至上千周應(yīng)力循環(huán)后再經(jīng)歷上萬(wàn)周的棘輪變形仍有一定程度的后繼棘輪變形量；高峰值應(yīng)力下棘輪的安定態(tài)容易達(dá)到，而在較低峰值應(yīng)力控制下棘輪達(dá)到安定需要較長(zhǎng)循環(huán)周次；應(yīng)力幅值較大時(shí)棘輪應(yīng)變累積相對(duì)低應(yīng)力幅遲緩； (2)在350℃高溫下316L不銹鋼棘輪效應(yīng)不顯著； (3)316L不銹鋼的棘輪安定應(yīng)變受制于峰值應(yīng)力，在此基礎(chǔ)上提出了預(yù)

3、測(cè)長(zhǎng)次循環(huán)下材料安定棘輪應(yīng)變的SRM(MAX)拋物律模型； (4)若不計(jì)循環(huán)變形中的損傷效應(yīng)，則固溶處理會(huì)完全恢復(fù)316L不銹鋼的棘輪變形能力； (5)在幅值應(yīng)力與峰值應(yīng)力的比值的較大范圍內(nèi)，316L不銹鋼的棘輪安定應(yīng)變不受幅值應(yīng)力歷史的影響，此時(shí)峰值應(yīng)力制約棘輪變形的進(jìn)程；當(dāng)峰值應(yīng)力較大，且幅值應(yīng)力與峰值應(yīng)力的比值較高時(shí)，因谷值應(yīng)力對(duì)棘輪變形存在回壓效應(yīng)并因大幅值應(yīng)力導(dǎo)致材料發(fā)生疲勞損傷均會(huì)影響峰值應(yīng)力對(duì)材料棘輪變形的

4、一元參量控制特性；給出了含峰值應(yīng)力和幅值應(yīng)力制約條件的、適用于316L不銹鋼安定棘輪應(yīng)變預(yù)測(cè)的SRM(MAX)模型； (6)編程實(shí)現(xiàn)了MTS真應(yīng)力控制的棘輪與蠕變?cè)囼?yàn)，試驗(yàn)表明：真應(yīng)力控制與工程應(yīng)力控制下316L不銹鋼的棘輪效應(yīng)一致；材料的蠕變真應(yīng)變與蠕變真應(yīng)力之間的關(guān)系符合拋物律，不受載荷控制方式的影響，進(jìn)而提出了描述316L不銹鋼第一、第二階段蠕變變形的CEM演化模型； (7)相對(duì)棘輪變形，材料的蠕變應(yīng)變演化更快，且

5、蠕變應(yīng)變程度與加載時(shí)間和加載歷史密切相關(guān)；基于棘輪和蠕變累積塑性應(yīng)變提出了能真實(shí)反映材料棘輪和蠕變塑性變形累積物理本質(zhì)的C-SRM棘輪模型和C-CDM蠕變模型； (8)基于棘輪塑性累積變形的蠕變算法對(duì)在各種工況應(yīng)力循環(huán)加載下316L不銹鋼的棘輪應(yīng)變預(yù)測(cè)結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果相比均良好吻合，因此，在峰值應(yīng)力控制棘輪變形條件下棘輪變形本質(zhì)上由應(yīng)力循環(huán)中材料瞬時(shí)蠕變所致，進(jìn)而揭示了材料棘輪和蠕變行為的內(nèi)在聯(lián)系；(9)通過(guò)對(duì)通訊接口、標(biāo)定卡具、