【摘 要】
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应用超声疲劳试验机对铸铝合金2-AS5U3G-Y35在扭转和拉压循环载荷下进行了超高周疲劳性能测试。介绍了超声扭转疲劳试验装置的设计。应用35Hz常规疲劳试验机和20kHz的超声疲
【机 构】
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西北工业大学机电学院,南京航空航天大学能源与动力学院,法国巴黎第十大学能源与动力实验室,
【出 处】
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Transactions of Nanjing University of Aeronautics & Astronau
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应用超声疲劳试验机对铸铝合金2-AS5U3G-Y35在扭转和拉压循环载荷下进行了超高周疲劳性能测试。介绍了超声扭转疲劳试验装置的设计。应用35Hz常规疲劳试验机和20kHz的超声疲劳试验机完成应力比R=-1的拉压、扭转疲劳试验,进而研究不同载荷条件、加载频率对铸铝合金超高周疲劳性能的影响。S-N曲线显示,铝合金在105～1010疲劳周次间仍发生疲劳断裂,不存在疲劳极限。断口分析表明,在超高周循环拉压载荷下,疲劳裂纹常萌生于试样次表面材料内部缩孔。与循环拉压载荷下的疲劳断裂机理不同,在循环扭转载荷下疲劳裂纹主要萌生于试样表面,疲劳断裂面为一种典型的沿试样轴向45°的螺旋面,即沿最大主应力平面断裂。扭转疲劳断面清晰的剪切条带表明扭转疲劳断裂实质上是剪切断裂。
Ultrahigh cycle fatigue test was carried out on the cast aluminum alloy 2-AS5U3G-Y35 under cyclic load and tension under ultrasonic load. The design of ultrasonic torsional fatigue testing device is introduced. The 35Hz conventional fatigue tester and 20kHz ultrasonic fatigue tester were used to complete the tension-compression and torsion fatigue tests with stress ratio R = -1. Then the influence of different loading conditions and loading frequency on the fatigue behavior of cast aluminum alloy was investigated. The S-N curve shows that the fatigue fracture occurred in the fatigue cycles between 105 and 1010 fatigue cycles without fatigue limit. Fracture analysis shows that the fatigue cracks often occur in the internal shrinkage of the subsurface of the sample under the cyclic tension-compression load of ultra-high cycle. Different from the fatigue fracture mechanism under cyclic tension-compression load, the fatigue crack initiation mainly occurs on the specimen surface under cyclic torsional load. The fatigue fracture surface is a typical helical surface along the 45 ° axial direction of the specimen, ie along the maximum principal stress Plane fracture. A clear shear band of torsional fatigue sections indicates that the torsional fatigue fracture is essentially a shear fracture.
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