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材料在循环载荷作用下产生的塑性变形的逐渐累积现象称为棘轮效应。棘轮问题的危害性引起了国内外学者的广泛重视,其研究已经成为热点方向。蠕变是金属材料在恒值应力作用下随时间增长而发生塑性变形累积的现象。棘轮与蠕变问题的内在联系近年已为学术界所关心。 本文基于316L不锈钢单轴棘轮和蠕变的一系列试验,系统研究了材料在高周次下的棘轮塑性变形累积特性,研究了峰值应力对棘轮变形的控制规律,研究了蠕变与棘轮变形的相关性,以及研究了MTS试验系统的通道扩充技术,取得如下研究成果: (1)当峰值应力超过棘轮门槛值后,316L不锈钢在数百甚至上千周应力循环后再经历上万周的棘轮变形仍有一定程度的后继棘轮变形量;高峰值应力下棘轮的安定态容易达到,而在较低峰值应力控制下棘轮达到安定需要较长循环周次;应力幅值较大时棘轮应变累积相对低应力幅迟缓; (2)在350℃高温下316L不锈钢棘轮效应不显著; (3)316L不锈钢的棘轮安定应变受制于峰值应力,在此基础上提出了预测长次循环下材料安定棘轮应变的SRM(MAX)抛物律模型; (4)若不计循环变形中的损伤效应,则固溶处理会完全恢复316L不锈钢的棘轮变形能力; (5)在幅值应力与峰值应力的比值的较大范围内,316L不锈钢的棘轮安定应变不受幅值应力历史的影响,此时峰值应力制约棘轮变形的进程;当峰值应力较大,且幅值应力与峰值应力的比值较高时,因谷值应力对棘轮变形存在回压效应并因大幅值应力导致材料发生疲劳损伤均会影响峰值应力对材料棘轮变形的一元参量控制特性:给出了含峰值应力和幅值应力制约条件的、适用于316L不锈钢安定棘轮应变预测的SRM(MAX)模型; (6)编程实现了MTS真应力控制的棘轮与蠕变试验,试验表明:真应力控制与工程应力控制下316L不锈钢的棘轮效应一致:材料的蠕变真应变与蠕变真应力之间的关系符合抛物律,不受载荷控制方式的影响,进而提出了描述316L不锈钢第一、第二阶段蠕变变形的CEM演化模型;