金属材料与结构冲击疲劳问题研究综述

杨素淞 白春玉 杨强 胡伟平 詹志新

摘要：航空、航海、枪械及石油开采等领域的一些金属结构件，常常会承受多次冲击载荷，形成冲击疲劳失效。材料与结构在冲击疲劳载荷下的失效特性往往不同于常规疲劳失效，不能沿用常规疲劳试验测试与寿命分析方法进行冲击疲劳性能测试與寿命预估。为了充分认识和了解目前关于金属材料的冲击疲劳特性，以及冲击疲劳试验测试方法和理论分析方法，本文综述了国内外关于金属材料冲击疲劳的研究进展，概述了冲击疲劳试验测试设备及方法、影响材料冲击疲劳性能的主要因素，以及金属材料冲击疲劳寿命的预估方法。

关键词：冲击疲劳；金属材料；疲劳寿命；试验测试；寿命预估

中图分类号：V215.5+2文献标识码：ADOI：10.19452/j.issn1007-5453.2021.02.001

基金项目：航空科学基金（20184151017）

工程结构中，有很多部件会受到重复冲击载荷的作用，如舰载机上的拦阻钩[1-4]、机载航炮中的复进簧[5]、石油开采钻头钻杆[6]、低压电器中万能式断路器的双刀轴承等[7-10]，这些结构在重复冲击载荷作用下，导致最终的失效破坏。材料与结构在这种情况的失效称为冲击疲劳失效[11]。与常规的疲劳类似，冲击疲劳问题可以分为低周冲击疲劳与高周冲击疲劳。但在工程实践中，结构承受的冲击载荷通常很大，因此多为低周冲击疲劳问题，之前的几个典型例子都属该类冲击疲劳。一般冲击疲劳载荷按其特点可分为两类：有规律的冲击疲劳载荷和随机冲击疲劳载荷，并且在工程实际中，冲击疲劳载荷往往会与常规疲劳载荷叠加出现。……