[发明专利]一种预测镁合金构件疲劳极限的方法

权利要求书

1.一种预测镁合金构件疲劳极限的方法，其特征在于，针对镁合金在循环载荷作用下的变形过程，由于镁合金试样在较高循环应力下会发生不可逆变形，同时伴随应变的规律性变化，得到平均循环应变曲线，通过分析平均循环应变曲线稳定值与循环载荷之间的线性关系，求出两直线交点，进而求得镁合金的疲劳极限，包括如下步骤：

第一，根据国标GB/T 228-2008加工镁合金疲劳试样；

第二，根据标准规定的试验方法，将所述疲劳试样夹持在疲劳试验机上，拉伸试验仪器采用SDS-100动静疲劳试验机测试系统，同时在待测试样上安装动态引伸计，加载过程中记录每一加载循环次数下的动态应力、动态应变数值；

第三，将实验所得的疲劳数据，求出对应循环次数下的平均应变，公式如下：

其中ε_r为第r次的应变平均值，ε_rmax和ε_rmin分别为第r次循环时应变最大值和最小值；

第四，利用公式(2)减去初始平均应变得出平均应变范围；

Δε_r＝ε_r-ε₁ (2)；

其中ε₁为初始平均应变；

第五，将各应力下的Δε_r与循环次数N曲线绘制在同一坐标系中，取各应力下曲线Δε_r的稳定值Δε_s；

第六，将实验所得的各应力下疲劳数据绘制在双对数坐标中，所述疲劳数据为Δε_s和σ_max，所述双对数坐标为lgΔε_s－lgσ_max；

第七，将绘制的点图进行线性拟合，求两直线交点对应循环载荷并与常规实验结果进行数据比较和误差分析。

2.根据权利要求1所述的预测镁合金构件疲劳极限的方法，其特征在于，具体步骤如下：

使用的化学物质材料为：镁合金板、乙醇、自动铅笔、刻度尺和砂纸，其准备用量如下：以毫米、毫升为计量单位；

第一试件加工及准备

①根据GB/T 228-2008标准加工出15个AZ31B镁合金疲劳试样，试样轴向为板材轧制方向；

②用砂纸打磨疲劳试件，使试件表面及线切割加工面光滑，要求试件正反面及线切割加工面的粗糙度达R_a＝0.32～0.63μm；

③用乙醇擦洗疲劳试件，使试件表面洁净；

第二加载试件及试验准备

将疲劳试样装载在疲劳试验机上，将动态引伸计夹在试样标距内，设备软、硬件调零，调整好疲劳试验参数；

第三疲劳参数设置

每个试样对应一个应力参数，循环最大应力分别采用140MPa、130MPa、120MPa、110MPa、100MPa、90MPa、70MPa、50MPa、30MPa，载循环特征系数为0.1，谐振频率为1Hz；

第四疲劳试验数据采集

实验同时使用动态引伸计对应力应变数据进行采集，实验循环次数为25000时停止；

第五实验数据处理及分析

①分析动态引伸计测得的试验结果，基于公式(1)提取试件在疲劳载荷作用下的应变平均值数据；

其中ε_r为第r次的应变平均值，ε_rmax和ε_rmin分别为第r次循环时应变最大值和最小值；

②利用公式(2)减去初始平均应变得出平均应变范围；

Δε_r＝ε_r-ε₁ (2)

其中ε₁为初始平均应变；

第六，将各应力下的Δε_r与循环次数N曲线绘制在同一坐标系中，取各应力下曲线Δε_r的在循环次数为25000时的稳定值Δε_s；

第七，利用origin软件将实验所得的各应力下疲劳数据(Δε_s和σ_max)绘制在双对数坐标(lgΔε_s－lgσ_max)中；利用曲线突变点确定镁合金板材的疲劳极限94.05MPa；

第八利用常规疲劳试验所得S-N曲线，在10⁷时的疲劳极限为90.43MPa，将步骤七得到的疲劳极限与常规疲劳试验结果进行对比，得出基于平均应变稳定值Δε_s确定镁合金疲劳极限的相对误差为4.3％。