3 .試驗(yàn)結(jié)果與分析
3. 1 含缺口試件一次沖擊試驗(yàn)按照 GB /T229－2007《金屬材料 夏比擺錘沖擊試驗(yàn)方法》對(duì)圖 5 中試件號(hào) 6、7、8、9，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)夏比V 型缺口試驗(yàn)。缺口加工方法采用定型砂輪磨制或銑床加工，缺口部位應(yīng)避免劃傷。缺口試驗(yàn)結(jié)果照片見圖 8，主要參數(shù)見表 1。
3. 2 無缺口光滑試件多次沖擊試驗(yàn)
按照 GB /T229－2007《金屬材料 夏比擺錘沖擊試驗(yàn)方法》對(duì)圖 5 中試件 1、2、3、4、5、10、11、12、17、18 進(jìn)行多次沖擊試驗(yàn)，沖擊后的試件變形結(jié)果見圖 9。
圖 9 為試驗(yàn)后的試件變形圖。10J 能量沖擊時(shí)，經(jīng)過 15 次即發(fā)生了肉眼可見的變形。其他數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見表 2。若試件無裂紋出現(xiàn)，即使每次只吸收5J 的能量，經(jīng)過 8 次即發(fā)生了肉眼可見變形。不同沖擊能量下沖擊次數(shù)與塑性變形的變化情況見表 3與圖 10。
表 3 的結(jié)果顯示，即使用 6J 的能量進(jìn)行沖擊，每次均有不同程度的塑性應(yīng)變發(fā)生并進(jìn)行累積。其中，第一次沖擊產(chǎn)生的塑性應(yīng)變最大，硬化后，在相同能量沖擊下，每次增加的累積塑性應(yīng)變逐漸減小，但這與材料的循環(huán)軟化現(xiàn)象并不矛盾，總的塑性應(yīng)變持續(xù)上漲。從 6J 到 8J，沖擊能量增加了 33. 3%，但首次沖擊產(chǎn)生的塑性應(yīng)變?cè)黾恿?83. 4%，沖擊 10 次時(shí)，相應(yīng)塑性變形程度增加了 109. 6%。從 6J 到 15J，沖擊能量增加了 150%，但首次沖擊產(chǎn)生的塑性應(yīng)變?cè)黾恿?657. 3%，沖擊 10 次時(shí)，相應(yīng)塑性變形程度增加了 780. 9%。說明沖擊能量的增加與塑性變形的增加并非簡單的線性關(guān)系，而是按指數(shù)快速上升。
4. 結(jié) 論
本文主要針對(duì)某航行體的舵板裝置使用壽命進(jìn)行研究，根據(jù)局部應(yīng)力應(yīng)變法的基本假設(shè)進(jìn)行多組材料沖擊試驗(yàn)，得到以下結(jié)論:
( 1) 對(duì)低周大能量沖擊疲勞工況，取件位置對(duì)沖擊試驗(yàn)結(jié)果幾乎沒有影響。
( 2) 該材料表現(xiàn)出輕微的循環(huán)軟化現(xiàn)象，即: 隨著沖擊次數(shù)的增加，在相同沖擊載荷作用下，產(chǎn)生的總應(yīng)變會(huì)越來越大，每次沖擊帶來的損傷不是均等的。
( 3) 若光滑試件經(jīng)多次沖擊仍無裂紋出現(xiàn)，即使每次只吸收 5J 的能量( 假設(shè)能量由整個(gè)試件吸收，則接近舵板危險(xiǎn)點(diǎn)上應(yīng)變能密度) ，經(jīng)過 8 次即發(fā)生了肉眼可見變形。由此推知: 若舵板沖擊后經(jīng)探傷檢測無裂紋出現(xiàn)，在同等沖擊能量密度下，可安全使用 8 次。
( 4) 本文提出了一種基于沖擊試驗(yàn)法的低周大沖擊部件疲勞壽命預(yù)測手段，該方法可為工程裝備疲勞壽命的理論研究提供佐證，亦可為工程裝備的疲勞壽命研究提供新的思路。
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