[科普中國(guó)]-循環(huán)硬化

概念

在低周疲勞的循環(huán)加載初期，材料對(duì)循環(huán)加載的響應(yīng)是一個(gè)由不穩(wěn)定向穩(wěn)定過(guò)渡的過(guò)程。此過(guò)程可分別用應(yīng)力控制下的應(yīng)變-時(shí)間曲線和應(yīng)變控制下的應(yīng)力-時(shí)間曲線描述。循環(huán)硬化是材料在循環(huán)過(guò)程中變形抗力不斷提高、應(yīng)變逐漸減小的現(xiàn)象。循環(huán)軟化則是材料在循環(huán)過(guò)程中變形抗力不斷減小而應(yīng)變逐漸增加的現(xiàn)象。1

基本原理循環(huán)加載初期，材料對(duì)循環(huán)加載的響應(yīng)有一個(gè)由不穩(wěn)定向穩(wěn)定過(guò)渡的過(guò)程。此過(guò)程可分別用在應(yīng)力控制下的應(yīng)變——時(shí)間（——）函數(shù)（圖1）或在應(yīng)變控制下的應(yīng)力——時(shí)間（——）函數(shù)（圖2）給出。以圖2為例，循環(huán)硬化和軟化反映在滯后回線的變化分別如圖3和圖4所示。

一般說(shuō)來(lái)，在控制應(yīng)變幅恒定的情況下，對(duì)原始狀態(tài)較軟的材料，在循環(huán)加載時(shí)會(huì)產(chǎn)生塑性變形抗力隨著加載周次增加，是硬化現(xiàn)象；反之，對(duì)原始狀態(tài)為強(qiáng)度或硬度較高的材料，會(huì)發(fā)生變形抗力隨周次的增加而降低，就是軟化現(xiàn)象。經(jīng)驗(yàn)表明，通常在循環(huán)幾十到幾百周次大都趨于穩(wěn)定，這時(shí)才能測(cè)定應(yīng)力幅。

有必要指出，在恒應(yīng)力幅循環(huán)加載下，材料發(fā)生循環(huán)軟化是危險(xiǎn)的。因?yàn)檫@是應(yīng)變幅將連續(xù)增大，可引起受載構(gòu)件的過(guò)早斷裂。相反，在恒應(yīng)變幅循環(huán)下，如果材料是循環(huán)硬化型的，則材料所受應(yīng)力幅越來(lái)越高，也可引起受載構(gòu)件的早期斷裂。2