殘余應(yīng)力對(duì)有沖孔高強(qiáng)度鋼板疲勞強(qiáng)度的影響

在10%和25%的間隙（圖1）下對(duì)抗拉強(qiáng)度分別為540MPa和780MPa的高強(qiáng)度鋼板進(jìn)行沖壓，研究殘余應(yīng)力對(duì)有沖孔鋼板反向彎曲疲勞強(qiáng)度的影響。

圖1

研究結(jié)果有以下幾點(diǎn)。①在鋼板沖孔側(cè)壁和附近會(huì)產(chǎn)生拉伸和壓縮殘余應(yīng)力：拉伸殘余應(yīng)力出現(xiàn)在孔邊緣和孔斷裂區(qū)；而壓縮殘余應(yīng)力出現(xiàn)在孔拋光區(qū)和孔邊緣毛刺附近的表面。②在823K下對(duì)有沖孔的試樣進(jìn)行1h熱處理，降低孔周圍的殘余應(yīng)力，并提高試樣的疲勞強(qiáng)度。在抗拉強(qiáng)度為540MPa的鋼板中，25%間隙沖壓鋼板的疲勞強(qiáng)度高于10%間隙沖壓鋼板。而在拉伸強(qiáng)度為780MPa的鋼中，10%間隙沖壓鋼板的疲勞強(qiáng)度高于25%間隙沖壓鋼板。③觀察兩種類型的疲勞斷裂面。一是斷裂面，其中主疲勞斷裂面的裂紋開始處位于沖壓孔的側(cè)面，在間隙為10%、抗拉強(qiáng)度為540MPa的鋼中能夠觀察到。二是斷裂表面，其中主疲勞斷裂面中的裂紋起始位置在孔的斷裂區(qū)域處，在間隙為25%、抗拉強(qiáng)度為540MPa的鋼板和間隙分別為10%和25%、抗拉強(qiáng)度為780MPa的鋼板中都能觀察到。④對(duì)間隙為10%，抗拉強(qiáng)度為540MPa的鋼板進(jìn)行沖壓，其熱處理后由于側(cè)邊拉伸殘余應(yīng)力的降低，其疲勞強(qiáng)度增加。而對(duì)間隙為25%、抗拉強(qiáng)度為540MPa的鋼板進(jìn)行沖壓，以及對(duì)間隙分別為10%和 25%、抗拉強(qiáng)度為780MPa的鋼板進(jìn)行沖壓，其熱處理過(guò)程中拉伸殘余應(yīng)力的降低會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度增加。⑤根據(jù)循環(huán)負(fù)荷后殘余應(yīng)力和疲勞裂紋起始處的極限抗拉強(qiáng)度，利用改進(jìn)的古德曼關(guān)系來(lái)估計(jì)殘余應(yīng)力對(duì)邊緣疲勞極限的影響。

刊名：International Journal of Fatigue（英）

刊期：2015年第80期

作者：Tsuyoshi Shiozaki et al

編譯：趙喚