[发明专利]一种预测镁合金构件疲劳极限的方法

摘要

一种预测镁合金构件疲劳极限的方法，属于镁合金材料力学性能的技术领域，其特征在于，针对镁合金在循环载荷作用下的变形过程，由于镁合金试样在较高循环应力下会发生不可逆变形，同时伴随应变的规律性变化，得到平均循环应变曲线，通过分析平均循环应变曲线稳定值与循环载荷之间的线性关系，求出两直线交点，进而求得镁合金的疲劳极限，该方法无需实验人员对试件一直观察，具有方便、快捷、准确等优点。

主权项

一种预测镁合金构件疲劳极限的方法，其特征在于，针对镁合金在循环载荷作用下的变形过程，由于镁合金试样在较高循环应力下会发生不可逆变形，同时伴随应变的规律性变化，得到平均循环应变曲线，通过分析平均循环应变曲线稳定值与循环载荷之间的线性关系，求出两直线交点，进而求得镁合金的疲劳极限，具体步骤如下：使用的化学物质材料为：镁合金板、乙醇、自动铅笔、刻度尺和砂纸，其准备用量如下：以毫米、毫升为计量单位镁合金板：AZ31B      300 mm×300 mm×5mm 3块乙醇：C2H5OH         500 mL±10 mL砂纸：SiC 800目      276 mm×0.5 mm×230 mm 2张砂纸：SiC 1000目     276 mm×0.5 mm×230 mm 2张砂纸：SiC 1500目     276 mm×0.5 mm×230 mm 2张第一 试件加工及准备①根据GB/T 228‑2008标准加工出15个AZ31B镁合金疲劳试样，试样轴向为板材轧制方向；②用砂纸打磨疲劳试件，使试件表面及线切割加工面光滑，要求试件正反面及线切割加工面的粗糙度达R a=0.32‑0.63 μm；③用乙醇擦洗疲劳试件，使试件表面洁净；第二 加载试件及试验准备将疲劳试样装载在疲劳试验机上，将动态引伸计夹在试样标距内，设备软、硬件调零，调整好疲劳试验参数；第三 疲劳参数设置每个试样对应一个应力参数，循环最大应力分别采用140 MPa、130 MPa 120 MPa、110 MPa、100 MPa、90 MPa、70 MPa、50 MPa、30 MPa，载循环特征系数为0.1，谐振频率为1 Hz；第四 疲劳试验数据采集实验同时使用动态引伸计对应力应变数据进行采集，实验循环次数为25000时停止；第五 实验数据处理及分析① 分析动态引伸计测得的试验结果，基于公式（1）提取试件在疲劳载荷作用下的应变平均值数据；（1）其中ε r为第r 次的应变平均值，ε rmax 和 ε rmin 分别为第r 次循环时应变最大值和最小值；② 利用公式（1）减去初始平均应变得出平均应变范围；（2）其中ε 1为初始平均应变；第六，将各应力下的∆ε r与循环次数N曲线绘制在同一坐标系中，取各应力下曲线∆ε r的在循环次数为25000时的稳定值∆ε s；第七，利用origin软件将实验所得的各应力下疲劳数据(∆ε s和σ max)绘制在双对数坐标(lg∆ε s－lgσ max)中；利用曲线突变点确定镁合金板材的疲劳极限94.05MPa；第八 利用常规疲劳试验所得S‑N曲线，在107时的疲劳极限为90.43MPa，将步骤七得到的疲劳极限与常规疲劳试验结果进行对比，得出基于平均应变稳定值∆ε s确定镁合金疲劳极限的相对误差为4.3%。