基于漏斗试样的C250钢高温扭转低周疲劳行为

赵兴华， 蔡力勋,*， 包陈， 江志华

1.西南交通大学 力学与工程学院 应用力学与结构安全四川省重点实验室， 成都 610031 2.中航工业北京航空材料研究院， 北京 100095

基于漏斗试样的C250钢高温扭转低周疲劳行为

赵兴华1， 蔡力勋1,*， 包陈1， 江志华2

1.西南交通大学 力学与工程学院 应用力学与结构安全四川省重点实验室， 成都 610031 2.中航工业北京航空材料研究院， 北京 100095

C250钢的扭转疲劳破坏是其主要失效形式之一。为了获得航空材料C250钢的扭转疲劳特性，并消除等直圆棒试样在扭转试验中产生的弊端，依据漏斗试样完成了C250钢在3种高温(150、200、350 ℃)环境下的扭转低周疲劳试验，获得了在扭转低周疲劳下的扭矩-名义扭转角曲线。基于试验结果，利用FAT方法分析得到了C250钢在3种高温环境下的材料循环本构关系，利用该循环本构关系对漏斗试样进行三维扭转有限元分析，获得漏斗根部剪切应力与扭矩之间的转换公式及漏斗根部剪切应变与名义扭转角之间的转换公式。基于以上试验与分析方法，得到了材料的剪切应变幅-倍循环次数曲线、剪切应力幅-循环分数曲线以及剪切应力-剪切应变的稳定滞回线，发现材料呈现出循环软化特性，并基于Manson-Coffin模型对材料寿命进行了分析。

扭转低周疲劳； 有限元辅助测试方法； C250钢； 漏斗试样； 扭转特性； Manson-Coffin模型

扭转疲劳问题广泛存在于汽车、火车轮轴，发动机曲轴及航空领域的各种凸轮轴、齿轮轴等关键部件中。目前，对扭转疲劳的研究多集中于高周应力疲劳[1-4]，对低周应变疲劳的研究特别是高温低周疲劳研究[5-6]相对较少。……