[发明专利]一种超薄汽车钢板低周疲劳性能的快速评价方法

摘要

本发明涉及一种超薄汽车钢板低周疲劳性能的快速评价方法，该方法通过板材的薄箔试样在悬臂梁对称弯曲疲劳加载方式下的疲劳寿命测试结果，评价该类材料的低周疲劳寿命。通过建立薄箔试样弯曲挠度与最大应变间的关系以及薄箔试样厚度的选择，实现对超薄汽车钢板应变控制的疲劳加载与疲劳寿命的评价。本发明可以测试超薄汽车钢板在大应变条件下的疲劳循环寿命，为超薄汽车钢板难以获得其在轴向拉‑压疲劳加载条件下的低周疲劳寿命测试提供一种快速评价方法。本发明可进一步拓展应用于其它难以进行轴向拉‑压疲劳加载实验的超薄金属板材的低周疲劳性能评价。

主权项

1.一种超薄汽车钢板低周疲劳性能的快速评价方法，其特征在于，通过汽车钢板薄箔试样的悬臂梁对称弯曲疲劳加载实验，实现对超薄钢板的低周疲劳性能评价，包括如下具体步骤：/n步骤S1：确定悬臂梁对称弯曲疲劳加载方式下薄箔试样的厚度范围；/n步骤S11：设计薄箔试样尺寸，保证试样夹持端到加载端的距离l与试样厚度t之比l/t>5，制备金相试样并进行腐蚀，测量其平均晶粒尺寸d；/n步骤S12：试样近似处于平面应力状态，采用下式估算疲劳裂纹扩展在第一阶段穿过的晶粒数目i，/n /n其中Y为几何因子，其值大小与裂纹形状有关，Δσ为疲劳循环应力幅，σ_y'为循环屈服强度；/n步骤S13：若薄箔试样进行拉-压疲劳加载而不发生屈曲，而且其裂纹扩展在第二阶段穿过的晶粒数目为j；/n步骤S14：在疲劳裂纹扩展第二阶段，对于长度为a的裂纹，其裂纹扩展速率由Paris公式得，/n /n式中C和m为常数，与材料的微观组织结构，温度及载荷比等因素有关，ΔK为应力强度因子范围，其表达式如下：/n /n由以上两式得，/n /n其中为裂纹扩展速率的倒数，表示疲劳循环周次随裂纹扩展长度的变化率；通过对裂纹扩展长度范围积分得到相应的疲劳裂纹扩展寿命；/n步骤S15：在疲劳裂纹扩展第二阶段，假设悬臂梁对称弯曲疲劳加载和拉-压对称疲劳加载条件下的疲劳裂纹长度由a₀分别扩展至a₁和a₂，疲劳裂纹扩展第二阶段结束，并且前者的平均循环应力幅与后者的循环应力幅Δσ_T-C存在如下关系，/n /n则悬臂梁对称弯曲疲劳加载条件下裂纹扩展的距离a₁由下式求得，/n /n步骤S16：进一步估算薄箔试样厚度t，/n当m＝2时，/nt＝2i^3/4j^1/4·d/n当m≠2时，/n /n步骤S2：参照步骤S16的计算结果，在获得的厚度范围中选取多个试样厚度，制备薄箔试样，从多个薄箔试样中选择符合实验要求厚度的试样，进行悬臂梁对称弯曲疲劳加载实验，获得钢板的应变幅-疲劳寿命关系。/n