·452· 北京科技大学学报 2006年第5期 0.5之间选取不同的S值，应用新的临界面模型 除缺口和圆管试样各有一个点在二倍误差分散带 对圆管试样的多轴疲劳寿命进行预测，其预测寿 附近，其余均落在了二倍误差分散带之内，其寿命 命与实验寿命之比的最大值与影响因子的关系如 预测结果较为理想， 图8所示 5结论 10.0 对于GH4169合金的高温多轴疲劳寿命预 7.5 ◆LL模型结果 -0-圆管试样 测，应用常用的以及最近建立的模型均得不到理 想的结果。但相比较而言，临界面模型同时考虑 君5.0 了最大剪应变与正应变对多轴疲劳损伤的影响， 分 其物理意义较为明确，该模型的思路和方法是可 2.5 行的，且该模型含有较少的材料常数，便于工程应 000i020304050607 用. 影响因子，S 应力状态对高温多轴疲劳损伤的影响同样不 图8影响因子S与实验寿命和预测寿命的最大比值的关系 容忽视.因此，在建立多轴疲劳寿命预测模型时 曲线 应将考虑材料的应力状态 Flg.8 Relationship between the influence factor and the ratio 基于临界面模型，根据本文实验条件，建立了 of experimental lves to predicted ones 一个新的多轴疲劳寿命预测模型，并确定了影响 从图8中可以看出，对于圆管试样与LLL模 因子S和应力状态参数K的方法.对650℃下 型结果相同，在S值取0.1附近，其预测结果的 GH4169合金的多轴比例和非比例加载疲劳寿 最大误差最小，最大误差因子基本上在二倍误差 命，用本文提出的新的临界面模型进行疲劳寿命 带内.对于新的寿命预测模型影响因子S的取值 预测，其预测结果与实验结果具有很好的一致性 为0.1，新的寿命预测模型为： K(0.1e+Yx/3)2= 参考文献 [1]Garud Y S.Multiaxial fatigue:a survey of the state-of-art.J 1.372(2N,+1.55e2N, (9) Test Eval,1981,9(3):165 [2]Papadopoulos I V.Avoli P,Gorla C.A comparative study of 对于本文实验条件应力状态及形状系数K的取 multiaxial high-cycle fatigue criteria for metals.Int J Fatlgue, 值为： 1997,19(3):219 1, 缺口试样 [3]Wang YY,Yao W X.Evaluation and comparison of several K= (10) multiaxial fatigue criteria.Int J Fatlgue,2004,26(1):17 KoK1=2√16 圆管试样 [4]You B R,Lee S B.A critical review on multiaxial fatigue as 应用新的临界面模型对本文实验材料进行多 sessments of metals.Int J Fatigue,1996,18(4):234 [5]赵少汴，多轴疲芳的应变-寿命曲线.机械强度，1999,21 轴疲劳寿命预测，并将预测结果与实验结果进行 (4):305 比较，二者的关系如图9所示.从图中可以看出， [6】陈旭等.非比例载荷下304不锈钢低周疲劳寿命预测.机 10°e 械强度.2001,23(3)：316 10 [7】尚德广，姚卫星，基于临界面法的多轴疲劳损伤参放的研 究.航空学报，1999.20(4)：295 10 [8]尚德广.基于剪切形式的多轴疲劳寿命预测模型.机械强 88文 度，1999.21(2)：141 [9]刘灵灵，王建国.GH4169缺口试样多轴加载下应力应变场 o圆管 ●缺口 的有限元分析.物理测试，2005,23(3)：11 102 [10]王建国，GH4169合金高温多轴比例与非比例加载下瘦劳 100 102 1010 特性及其寿命预测[学位论文].北京：北京科技大学 10 109 实验寿命/周 2006:75 [11]王建国，杨胜利，王红缨，等.800MPa级低合金高强度钢 图9新的临界面模型预测多轴章劳寿命与实验寿命的比较 低周瘦劳性能，北京科技大学学报，2005,27(1)：75 Flg.9 Comparison of multiaxial fatigue llfe between the experi- [12】刘灵灵.高温多轴非比例加载下缺口试样疲劳特性与寿 mental and the predlcted by the new method 命预测[学位论文].北京：北京科技大学，2005：53. 4 5 2 . 北 京 科 技 大 学 学 报 2 0 0 6 年第 5 期 0 . 5 之 间选取不 同的 S 值 , 应用新的临界面模型 对圆管试样的多 轴疲 劳寿 命进 行预 测 , 其预 测 寿 命与实验寿命之 比的最 大值与影 响因子的关系如 图 8 所示 . 除缺 口 和 圆管试样各有一 个点在二倍误 差分散带 附近 , 其余均 落在了二倍误 差分散带之 内 , 其寿命 预测结果较为理想 . - . . L L L 模型结果 - 。 - 圆管试样 ù”一、. 0 」企 n,了r J ` 划妇长喇媲欢碗巨却乍欲御林 0扩一杖「亩玄而{了 一 斌不而考, 六一赤曰 影响因子 , S 图 8 影响因子 s 与实验寿命和预测寿命的. 大比值的关 系 曲线 F l g . 8 R d at l o . 卜l p b 日 , eu t缺 腼 n . e . ce af c t o r an d t映 n t拓 o f e x eP lr 眼 n 扭 1 ll v es ot p r e d l e t de 0 . e` 从 图 8 中可以看出 , 对 于 圆管试样与 L L L 模 型结果相同 , 在 S 值取 0 . 1 附近 , 其预测 结果的 最大误差最小 , 最 大误差 因子基 本上 在二 倍误差 带 内 . 对于新的寿命预测模型 影响因子 S 的取值 为 0 . 1 , 新的寿命预测 模型 为 : K ( o · l 。三 + , 盆 x / 3 ) ` / , = ` · 3 7 会 ` Z N , , ` + ` · 5 , 。 ;` ZN ; , r ` 9 , 对于本文 实验条 件应 力状态 及 形 状 系数 K 的取 值为 : { 1 , 缺 口 试样 K = 悦 几万 _ ( 1 0 ) } 0K 凡 一 “ 了花 一 招 , 圆管试 样 ’ 应用新的临界面 模型 对本文实验材料进行多 轴疲 劳寿命预 测 , 并将预测 结果 与实验结果进 行 比较 , 二者的关系 如 图 9 所示 . 从 图 中可以看出 , l护 r 一 一- 一一 一一 一 一 , 一 ~ ~ , , 尸 , , 5 结论 对于 G H 4 16 9 合金的高温 多轴 疲 劳寿命 预 测 , 应用常用的以及 最近建宾的模型 均得不 到理 想的结果 . 但相 比较而 言 , 临界面模 型 同时考虑 了最大剪应变与正 应 变对 多轴疲劳损伤的影 响 , 其物理 意义较为明确 , 该模型 的思路 和 方法 是可 行的 , 且该模型含有较少的材料常数 , 便于 工程 应 用 . 应力状 态对高温 多轴疲劳损伤的影响同样不 容忽视 . 因此 , 在建立 多轴疲 劳寿命预测模型 时 应将考虑材料的应 力状 态 . 基于 临界面 模型 , 根据本文实验条件 , 建立 了 一个新的多轴疲 劳寿 命预 测 模型 , 并确 定了影 响 因子 S 和 应 力 状 态 参数 K 的方法 . 对 6 50 ℃ 下 G H 4 1 6 9 合金 的多 轴 比 例和 非 比例加 载疲 劳 寿 命 , 用本文提 出 的新 的临界 面模型进 行疲劳寿命 预测 , 其预测结果 与实验结果具有很好的一致性 . 考 文 献 ’ 护 10 七尹冬 ~ 10 , 份I长U ` 0 圆管 e 缺口 I o j 10 4 实验寿命 l 周 圈 , 新的临界面模型预 测多轴 度劳寿命与实验寿命的比较 lF g . 9 C o m aP d os n o f m u l t亩ax ial af t沮g此 Iife be tw e n t加 e x碑 d · . 悦 n t a l a n d t加e p r de i e tde b y the n e w m e th od G a r u d Y 5 . M u l t i a x i a l f a t i g u e : a s u yr 即 o f t h e s r a r e 一 o f 一 a r t . J T es t E v a l . 19 8 1 . 9 ( 3 ) : 1 6 5 P a pa d o , u lo s I V , A vo li P , OG r l a C . A 印m p a r a t i v e s t u d y o f m u l t i a x i a l h ig h 一 e y e l e af t ig u e e r i t e r i a of r m e r a l s . I n t J 几t lg ue , 1 9 9 7 , 19 ( 3 ) : 2 19 W a n g Y Y , Y a o W X . E v a l u a t i o n a n d co m Pa ir 劝n o f s e v e r a l m u l t iax i a l af t i g u e e r i t e r i a . I n t J 几t一g肚 . 2 0 0 4 , 2 6 ( l ) : 1 7 Y o u B R , L e e 5 B . A e r i t i e a l r e v i e w o n m u i r i a x i a l fa t i g u e a s - se m e n t s o f m e t a l s . I n t J aF t lg此 , 1 9 9 6 , 18 ( 4 ) : 2 34 赵少注 . 多轴疲劳的应变 一 寿命曲线 . 机械强度 , 19 9 , 21 ( 4 ) : 3 0 5 陈旭等 . 非 比例载荷下 3 04 不锈钢 低周疲劳 寿命预测 . 帆 械强度 , 2 0 0 1 . 2 3 ( 3 ) : 3 16 尚德广 , 姚卫星 . 基 于 临界 面法的 多轴 疲劳 损伤参量 的研 究 . 肮 空学报 , 19 9 9 . 2 0 ( 4 ) : 2 95 尚德广 . 基于 剪切形式的 多轴疲 劳寿命预测模 型 . 机械强 度 , 19 9 9 , 2 1 ( 2 ) : 1 4 1 刘灵灵 , 王 建国 . G H 41 6 9 缺口 试样 多轴加载下应 力应变场 的有限元分 析 . 物理测试 , 20 0 5 , 2 3 ( 3 ) : 一l 王 建国 . G 4H 16 9 合金高温 多轴 比例与非 比例 加载 下疲 劳 特性及 其 寿 命预测 【学 位论 文 〕 . 北 京 : 北 京科技 大学 . 2 0 0 6 : 7 5 王 建国 , 杨胜利 , 王 红 续 , 等 . 80 0 M P 。 级 低合金高强度钢 低周疲 劳性能 . 北京科技大学学报 , 2 0 05 , 2 7( 1 ) : 75 刘灵灵 高温多轴非 比 例加载 下 缺 口 试 样疲劳特 性与 寿 命预测 「学位论文 」 . 北京 : 北京科技大学 , 2 005 : ” 参l[2 甸胜. J1. ù . J 1. J ,卫月J , . 月j4 ` J ù 61了8 ù.L r. L 工.L r.L .L r . L , . , . J 9 O ,l r . L L 少护 昵侣擒砚昌、 l21lj[