[發明專利]一種基于鎂合金試件表面溫度特征的疲勞分析方法

有效

• 申請號: 201410263559.3
• 申請日: 2014-06-13
• 公開（公告）號: CN104007007A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 張紅霞;郭少飛;王文先;閆志峰;郝俊麗;周亞國;陳鵬達;張虔銘
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G01N3/00
• 分類號: G01N3/00;G01N1/32;G01N1/34;G01J5/10
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 盧茂春

1.一種基于鎂合金試件表面溫度特征的疲勞分析方法，其特征在于是一種借助于紅外熱像儀，僅對單個鎂合金試件加載至彈塑性變形范圍內，僅需3分鐘的疲勞加載就可以快速確定疲勞試件內應力與鎂合金疲勞極限之間關系的疲勞分析方法，該方法的具體步驟如下：

???使用的化學物質材料為：鎂合金板、乙醇、黑色啞光漆、砂紙，其準備用量如下：以毫米、毫升為計量單位

鎂合金板：AZ31B????????????????320?mm×100?mm×10?mm??4塊

黑色啞光漆：????????????????????500?mL±10?mL

乙醇：C₂H₅OH???????????????????500?mL±10?mL

砂紙：SiC??800目????????????????276?mm×0.5?mm×230?mm??2張???

砂紙：SiC??1000目???????????????276?mm×0.5?mm×230?mm??2張

砂紙：SiC??1500目???????????????276?mm×0.5?mm×230?mm??2張

1)?試件加工及準備

①?采用線切割方法將鎂合金板加工為變截面的疲勞試件，使得在疲勞加載過程中試件標距內應力隨截面積增大而減小，呈不均勻分布；

②?用砂紙打磨疲勞試件，使試件表面及線切割加工面光滑,?要求試件正反面及線切割加工面的粗糙度達Ra0.32-0.63?μm；

③?用乙醇擦洗疲勞試件，使試件表面潔凈；

④?在疲勞試件測溫表面涂一層黑色啞光漆，以增加熱反射率；

2)?加載試件及測溫準備

調整好疲勞試驗參數，循環特征系數為0.1，諧振頻率為100?Hz，開始將疲勞試件加載在疲勞試驗機上，同時將紅外熱像儀置放于距離試件測溫表面800mm處，調節紅外熱像儀焦距，保證疲勞試驗過程中錄制的溫度圖像清晰；

3)?疲勞試驗

對待測試件在不同應力水平下進行循環加載，同時使用紅外熱像儀對試件表面溫度進行監測，采集試件表面溫度特征數據及圖像；

4)?數據處理及分析

①?分析紅外熱像儀測得的試驗結果，提取試件在疲勞載荷作用下的溫度-時間關系數據、溫度圖像；

②?計算疲勞試件標距內的應力分布，根據應力分布求得應力梯度曲線；

沿應力梯度曲線在步驟①獲得的熱像圖上提取溫度數據，得到試件表面的溫度與局部應力關系曲線；

③?根據在不同應力水平下獲得的試件表面溫度與局部應力關系曲線的形狀，確定試件內部應力與鎂合金疲勞極限的關系為全部大于疲勞極限、部分大于疲勞極限或是全部小于疲勞極限；

步驟②中獲得的試件表面的溫度與局部應力關系曲線在不同應力水平下呈現三種不同形狀：a.?曲線為一條單一的直線，溫度隨內應力的增加呈線性增加，此時試件內部應力全部大于疲勞極限；b.?曲線出現明顯的轉折，此時試件內部應力部分大于疲勞極限；c.?曲線呈現不規律波動，此時試件內部應力全部小于疲勞極限；

④?當試件內部應力部分大于疲勞極限時，步驟②中獲得的試件表面的溫度與局部應力關系曲線會出現明顯的轉折；分別對出現轉折的曲線的兩段用最小二乘法進行擬合得到兩條直線，其交點對應的應力值為該鎂合金的疲勞極限。

2.如權利要求1所述的上述的一種基于鎂合金試件表面溫度特征的疲勞分析方法，其特征在于，所述的鎂合金疲勞試驗是在紅外試驗系統上進行，其紅外試驗系統由疲勞試驗機(1)、紅外熱像儀(4)和控制系統(6)組成，疲勞紅外試驗系統為立式，在疲勞試驗機(1)的卡具(2)上裝卡表面涂有黑色啞光漆的鎂合金疲勞試件(3)，在涂有啞光漆面的疲勞試件前放置紅外熱像儀(4)，調節控制系統(6)開始疲勞加載，由控制系統(6)得到疲勞試驗收據，紅外熱像儀(4)得到鎂合金疲勞試件表面的溫度信息和溫度圖像，數據處理系統(5)對得到的疲勞過程中的溫度和應力信息進行處理。

3.?如權利要求1所述的一種基于鎂合金試件表面溫度特征的疲勞分析方法，其特征在于，所述的鎂合金疲勞試件采用標距為變截面的疲勞試件，使得在疲勞加載過程中試件標距內應力隨截面積增大而減小，呈不均勻分布。