天津大學-華理工等：電弧增材制造的不銹鋼308L多軸低循環疲勞行為和壽命預測研究
時間：2024-09-11 10:51 來源：WAAM電弧增材 作者：admin 閱讀：次
電弧增材制造（WAAM）因能以最快的沉積速度和最低的成本制造大型結構部件或零件而備受關注。奧氏體不銹鋼（SS）兼備優異的機械性能和耐腐蝕性能，被廣泛應用于汽車、航空航天和核工業領域。循環加載往往會導致奧氏體不銹鋼部件在其使用壽命期間發生疲勞失效，并且在許多應用中加載情況具有多軸特性，即使在單軸加載情況下，部件也可能由于復雜的幾何形狀或殘余應力的相互作用而經歷軸向和剪切應力共同作用的應力狀態，因此了解
WAAM 奧氏體不銹鋼在多軸應力條件下的循環和疲勞行為對于提供可靠的工程應用至關重要。
近日，天津大學同華東理工大學、天津市化工安全與裝備技術重點實驗室在材料科學領域期刊International Journal of Fatigue上發表了題為"Multiaxial low cycle fatigue behavior and life prediction of wire arc additive manufactured 308L stainless steel"的研究成果。本研究旨在通過對 WAAM 308L 不銹鋼進行軸向、扭轉以及軸向 - 扭轉多軸加載下的疲勞測試來填補一些研究空白。
近日，天津大學同華東理工大學、天津市化工安全與裝備技術重點實驗室在材料科學領域期刊International Journal of Fatigue上發表了題為"Multiaxial low cycle fatigue behavior and life prediction of wire arc additive manufactured 308L stainless steel"的研究成果。本研究旨在通過對 WAAM 308L 不銹鋼進行軸向、扭轉以及軸向 - 扭轉多軸加載下的疲勞測試來填補一些研究空白。
圖 1. (a) WAAM 308L 不銹鋼板和
(b) 熱軋 308L 不銹鋼棒的照片
圖 2. WAAM 308L 不銹鋼的微觀結構
(a) 為低倍率下垂直截面的光學顯微鏡（OM）圖像；
(b) 為高倍率下垂直截面的反極圖（IPF）；
(c) 為高倍率下水平截面的 IPF
DD 指沉積方向
圖 3. 熱軋 308L 不銹鋼的顯微結構
(a）為光學顯微鏡（OM）圖像；
（b）為反極圖（IPF）
圖 4. 疲勞試驗的試樣幾何形狀
圖 5. 加載路徑和應變加載模式示意圖：
（a）單軸；（b）扭轉；
（c）多軸環形路徑
圖 6. WAAM 和熱軋（HR）308L 不銹鋼在半衰期內
（a）單軸；（b）扭轉；
（c）圓形加載路徑下的軸向；
（d）圓形加載路徑下的剪切方向下的
應力-應變滯后環
圖 7. WAAM 和熱軋 (HR) 308L 不銹鋼在承受
(a) 單軸；(b) 扭轉；(c) 循環疲勞載荷時的
硬化和軟化曲線
圖 8. WAAM 和熱軋 (HR) 308L 不銹鋼的
疊加單調和等效循環應力-應變曲線
以及使用 von-Mises 準則獲得的數據
圖 9. WAAM 和熱軋（HR）308L 不銹鋼在承受
（a）單軸（c）扭轉疲勞載荷時的
應變振幅與疲勞壽命的關系；
WAAM 和 HR 308L 不銹鋼在承受
（b）單軸（d）扭轉疲勞載荷時
不同應變振幅下的疲勞壽命比
圖 10. 在等效應變振幅為 0.6 % 的扭轉循環加載下，
WAAM 308L 不銹鋼失效樣品
疲勞裂紋擴展路徑的 SEM 和 EBSD 結果，
(a-c) 為低倍放大率；(d-f) 為低倍放大率
(a)(d)為波段對比度圖；
(b)(e)為 IPF 圖；(c)(f)為相位圖
圖 11. WAAM 和熱軋 (HR) 308L 不銹鋼
在圓形加載路徑下的
等效應變振幅與疲勞壽命的關系
(責任編輯：admin)
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