【摘要】 本文通过原位扫描电子显微镜(SEM)试验，分析了载荷顺序对非线性疲劳裂纹扩展的影响机制。

疲劳损伤是工程构件中最重要的失效机理之一。疲劳是零件由循环载荷引起的局部损伤的过程，这是一个包括零件裂纹萌生，裂纹扩展，裂纹最终断裂组成的累积过程所导致的综合结果。在循环加载期间，在最高应力区域发生局部塑型变形，这种塑型变形引起零件的永久损伤和裂纹扩展。受激结构在其使用寿命期间通常在疲劳薄弱区承受尖峰载荷。在裂纹扩展过程中，过载引起的非线性加载次序效应显著。本文通过原位扫描电子显微镜(SEM)试验，分析了载荷顺序对非线性疲劳裂纹扩展的影响机制。SEM测试是一种介于透射电子显微镜和光学显微镜之间的一种观察手段。其利用聚焦的很窄的高能电子束来扫描样品，通过光束与物质间的相互作用，来激发各种物理信息，对这些信息收集、放大、再成像以达到对物质微观形貌表征的目的。观察了恒幅载荷循环叠加拉伸过载下的裂纹尖端行为。根据这些SEM测试分析，考虑到非线性加载序列效应，对维伦博格进行了修改。在这种方法中，引入了损伤区的概念来考虑瞬时加速度。此外，加载顺序效应区被定义为超载引起的整个塑性区，而不是其中的一部分。采用350WT钢和Al 2024 - T351试样的过载恒载实验数据对所提算法进行验证。SEM测试实验结果表明过载效应包括瞬时减弱区(剪切带和微裂纹)和相对长期的延迟。此外，观测加载序列影响区域大于理论值。

 

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