奥氏体钢四点弯曲疲劳行为的数值模拟与试验

来源期刊：钢铁2017年第4期

论文作者：张慧芳 肖振兴 肖少彬 张泉 吕知清

文章页码：61 - 66

关键词：四点弯曲疲劳;有限元;应力分布;奥氏体钢;疲劳寿命;

摘    要：采用有限元方法对奥氏体钢四点弯曲疲劳试验的加载过程进行了数值模拟,分析了疲劳试样的应力分布与疲劳寿命,确定了受力分布相对均匀的试样的合理尺寸范围,并对一种Cr-Mn奥氏体钢进行了四点弯曲疲劳试验研究,对比分析了有限元模拟与试验结果间的差别与原因。结果表明,试样尺寸不同,两加载辊之间的应力分布规律不同;当t/h（材料厚度/加载辊距）>1.4时,最大应力出现在靠近加载辊的内侧,距加载辊0.4⁰.5 mm;当t/h=1.2¹.4时,两加载辊之间的应力分布比较均匀,最大模拟应力与加载应力（理论值）的误差小于5%;当t/h<1.2时,最大应力出现在两加载辊中间,其中t/h=0.7⁰.8时,模拟值最大应力与加载应力比较接近,但应力分布均匀性较低;采用t/h≈1.3的试样进行疲劳试验研究,试验后的疲劳裂纹均产生在两加载辊中间,在加载辊外侧未发现疲劳裂纹,这与模拟结果相一致;模拟疲劳极限为498 MPa,循环4.0×10⁶周次,试验测定疲劳极限为505MPa,循环3.6×106周次,模拟值略小于试验值,可见有限元方法可以较准确地预测材料的疲劳寿命。