超声疲劳系统动力学分析及试验应力修正

摘要

超声疲劳试验可快速获得材料在超高周寿命区间的疲劳性能．试验应力计算是超高周疲劳试验的关键内容，其决定了试验数据的准确性，但目前研究人员在计算试验应力时均未考虑超声变幅杆和试样的耦合作用．针对这一问题，本文采用数值模拟方法对超声变幅杆和试样进行了动力学分析，并对超声变幅杆和试样的端部振幅进行了测量．结果表明：考虑超声变幅杆和试样耦合作用得到的振幅与试验测量结果误差最大仅为5.4%，而传统解析法的误差可达25.5%；进一步对比发现材料阻尼对共振频率的影响较大，而外加静态载荷对超声疲劳系统的动力学行为的影响可以忽略；本文中以EH690钢试验获得的S-N曲线为例进行了应力修正，发现经整体法修正后的疲劳应力要高于解析法确定的应力水平．

关键词

超声疲劳系统 / 有限元分析 / 放大系数 / 应力位移系数 / S-N曲线

基金资助

国家自然科学基金资助项目(52375376); 天津市自然科学基金资助项目(23JCZDJC00680); 天津市教委科研计划资助项目(2021KJ098)