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多次冲击的方法和原理

日期:2021-03-22浏览:192次

工程中有许多机件是在多次冲击载荷下工作的。典型的例子如凿岩机活塞、钎尾、钎杆、锻锤杆、锻模等。虽然多次冲击的研究迄今已有七十多年的历史,但和其它类型的疲劳研究相比,工作做得并不算多。这是因为长期以来人们对它的作用和地位存在着不同的看法。国内这方面的研究工作开始于1959年,迄今也存在不同看法。由于多次冲击不同于一次冲击,两者本质不同,因此不能用一次冲击吸收功的高低来作为评定经受多次冲击载荷零件的选材依据,这种看法比较容易为人们接受。而多次冲击与疲劳的异同,则是人们关心的所在,因为看法分歧多源于此。国外(主要是日本)20世纪60年代以后在这方面进行了大量工作。由于采用了动态应力应变测定,运用了断裂力学和电子显微镜断口等分析研究方法,使这方面的工作有了较大进展,从而为深入了解多冲的实质、多冲与疲劳的差异提供了新的途径。

多冲与疲劳相比有其相同之处。例如,当把多冲试验结果用σ-Nf曲线表示时,符合Coffin-Manson规律。多冲与疲劳的破坏过程相同。电子显微镜断口分析表明,它们有着相同的破坏机制。因此应该说,多冲属于疲劳范畴。多冲实质上相当于冲击疲劳过负荷持久值的范围,因此,多冲抗力反映了材料dui冲击疲劳的过载抗力。

但是,多次冲击载荷也有其自身的特点:①冲击载荷的特性表现为应力在材料内部以波的形式高速传播。对于钢铁材料,弹性波的传播速度约为5000m/s,因此,对于有限尺寸的零件,这种波很快便可到达其表面,一部分成为透射波,穿出零件表面;一部分成为反射波,并在物体内产生叠加现象,形成很复杂的应力,对多次冲击载荷下零件的寿命产生重大影响。②材料在多冲载荷作用下有明显不同于普通疲劳的尺寸(体积)效应。缺口效应也比普通疲劳大。③材料在多冲载荷下要发生一些独特的组织和性能变化,如弹性模量、弹性滞后环、屈服极限、应变硬化指数以及Bausch-inger效应等在程度上甚至性质上出现有别于一般低周疲劳的变化。鉴于多冲载荷的上述特点,就使得材料在多冲载荷下的行为和疲劳行为存在差异,同时也导致了研究这些行为的复杂性。

目前还没有统一表示多冲抗力的方法,一般用某种冲击能量A下的冲断周次N或用要求的冲击工作寿命N时的冲断能量A来表示试样的多冲抗力。

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