两种加载频率下LZ50车轴钢疲劳短裂纹行为对比

在加载频率为180、15Hz条件下, 分别利用高频疲劳试验机和电液伺服疲劳试验机完成了各6根光滑漏斗形圆棒试样的短裂纹复型试验。
试验结果表明: 在微观短裂纹(MSC) 阶段, 主导短裂纹的扩展均经历2次显著的减速过程, 在加载频率为180Hz, 扩展率降至最小值时, 裂纹统计平均尺度分别为11.49、106.32μm, 在15Hz下分别为14.14、122.29μm; 考虑试样个体间不可避免地存在微观结构细节差异, 从统计角度出发, 可以认为2次减速完成时的裂纹尺度分别对应铁素体晶粒平均直径14.26μm和富珠光体带状结构间距111.53μm这2种特征尺度; 进入物理短裂纹(PSC) 阶段后, 扩展率随主导短裂纹尺度增加持续上升; 2种加载频率下主导短裂纹扩展率曲线和密度曲线在很大程度上相互重合, 变化趋势一致, 整体来看无显著差异; 在MSC阶段, 低加载频率下的短裂纹扩展率略高于高加载频率下的结果, 但差异并不明显, 最大速率差未超过一个数量级; 加载频率15Hz下短裂纹突破微观组织结构障碍消耗的寿命占总寿命比例较小, 2次降速对应的平均寿命分数分别为0.027和0.525, 而180Hz下对应的寿命分数分别为0.071和0.688;通过统计分析, 对比了7种常用统计分布, 确定了主导短裂纹尺度服从极大值分布, 疲劳寿命分数和有效短裂纹密度服从极小值分布。