[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

技術領域

本發明一種基于鎂合金試件表面溫度特征的疲勞分析方法，屬于鎂合金材料力學性能的技術領域。具體涉及一種鎂合金疲勞試件表面溫度特征的快速疲勞分析方法的技術方案。

背景技術

疲勞與斷裂是引起工程結構失效的最主要原因，工程結構中因疲勞斷裂事故引起的失效占失效總數的80?%以上，一旦發生疲勞破壞事故，往往給人們的生命財產帶來災難性的損失。多年來，人們在疲勞現象的觀察、疲勞機理的研究、疲勞壽命的預測和抗疲勞設計技術的發展等方面積累了豐富的經驗。目前的疲勞研究主要依靠試驗手段對金屬材料的疲勞性能進行分析和檢測，然而這些疲勞試驗方法存在著試驗周期長、試件消耗大、數據離散等不足，這些都為獲取材料的疲勞性能帶來了一定的困難。

鎂合金作為新型的結構材料，在服役過程中往往承受疲勞載荷，目前其疲勞性能主要是通過試驗手段獲得。傳統的疲勞試驗方法通常將疲勞試件在10⁷循環周次內是否發生疲勞失效作為評判標準，即需要對待測試件進行長時間的循環加載，如果在達到特定的循環周次前發生疲勞失效，說明施加的載荷可能高于材料的疲勞極限；反之，達到特定的循環周次不發生疲勞失效，說明施加的載荷可能低于材料的疲勞極限；通過對以上獲得的試驗數據進行對比分析才能獲得材料的疲勞極限；這種疲勞試驗方法，在單根試件上就需要較長的試驗周期，并且為了獲得可靠的試驗數據，需要進行多組試驗，因此，目前的試驗方法不僅耗費大量時間，而且耗費大量試驗材料。

最近，一種基于紅外熱成像預測鎂合金構件疲勞極限的系統和方法(申請號：201210549354.2)被提出，該方法利用紅外熱像儀監測鎂合金在疲勞試驗過程中試件表面的溫度變化，對比不同應力水平下試件表面的溫升值，進而確定鎂合金的疲勞極限。與目前的疲勞試驗方法相比，該方法無需將試件加載至發生疲勞失效或完成全部10⁷周次循環加載，在一定程度上節省了試驗時間。然而，該方法只強調了不同應力水平下試件表面溫升值的差異，并沒有準確給出鎂合金試件在特定應力水平下所表現出的具體特征，需要進行多組試驗進行對比才能得到疲勞極限，試驗過程不夠簡便。

發明內容

本發明一種基于鎂合金試件表面溫度特征的疲勞分析方法，其目的在于是針對背景技術的狀況，借助于紅外熱像儀，提供一種僅對單個試件加載至彈塑性變形范圍內的疲勞試驗方法，對于鎂合金試件僅需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，

本發明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、黑色啞光漆和砂紙，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