基於局部應變法考慮殘餘應力的表麵硬化缺口件的兩點疲勞強度評估

（1）為(wei) 了確定不同表麵層硬化處理對疲勞壽命的影響，進行了試驗調查，並驗證了開發用於(yu) 調整疲勞強度評估的數值和分析方法。研究包括斷口檢查以確定失效根源以及殘餘(yu) 應力、硬度深度和表麵粗糙度的測量。為(wei) 此，使用了帶缺口的圓形狀試樣，參見圖 1，其中測試了 R = 2 mm 和 R = 4 mm 的兩(liang) 個(ge) 不同缺口半徑的試樣。

（2）圖 2（左）將疲勞試驗結果與(yu) 表麵硬化深度為(wei) CHD1 = 0.83 mm（製造目標：0.87 mm）和 CHD2 = 1.38 mm（製造目標：1.48 mm）的表麵硬化 16MnCr5 試樣的疲勞試驗結果進行了比較，適用於(yu) 缺口半徑為(wei) R4 的試樣，載荷比 R = -1。可以看出，與(yu) CHD2 相比，CHD1 條件下的試樣表現出略高的疲勞強度和更高的耐久極限。兩(liang) 種表麵硬化深度的靜態強度相同。此外，可以看出，在 CHD1 和 CHD2 的應力幅值為(wei) 750 MPa 和 600 MPa 時，失效源由缺口根部的裂紋變為(wei) 源自部件內(nei) 部和芯材的裂紋。用感應硬化 42CrMo4 製成的試樣分析了 SHD1 = 0.33 mm（製造目標：0.4 mm）和 SHD2 ≈ 1.6 mm（目標：1.6 mm）這兩(liang) 個(ge) 硬化深度，從(cong) 圖2（右）可以看出，具有較厚表麵層的缺口試樣在整個(ge) 疲勞壽命範圍內(nei) 具有明顯更高的疲勞強度。SHD2 的應力-壽命曲線向上移動 175 MPa，因此也達到了更高的靜態強度和耐久極限。值得注意的是，對於(yu) 硬化深度，靜態強度沒有明顯的漸近方法，並且測試結果顯示出非常低的散射。在所有測試中，裂紋都是從(cong) 缺口根部開始的。

（3）對於(yu) 表麵硬化部件，失效不僅(jin) 可能始於(yu) 缺口根部，還可能始於(yu) 從(cong) 高強度表麵層到低強度芯材的過渡區域。對於(yu) 由感應硬化 42CrMo4 製成的試樣，在所有測試中，失效都源於(yu) 試樣表麵（缺口根部）。即使在較低的應力下，也無法檢測到從(cong) 高強度表麵層材料到低強度芯材的過渡區域中的裂紋萌生。為(wei) 研究表麵硬度對疲勞壽命的影響，引入了模型“厚表麵層"，用於(yu) 表麵硬化部件的疲勞強度評估。該模型引入了忽略強度、硬度和殘餘(yu) 應力梯度的假設，即所謂的兩(liang) 層模型。因此，強烈簡化的結構僅(jin) 由兩(liang) 個(ge) 均質區域組成：低強度芯材和高強度表麵層，參見圖3（左）。

（4）統計參數散點範圍 T 和中位數 m 用於(yu) 評估準確性。圖 4（左）顯示了 TYPE 1 的類組件試樣的測試結果，從(cong) 圖中可以看出，精度較好，在較高的負載循環失效區域，保守的一側(ce) 略有偏差。圖 4（右）顯示了根據模型“厚表層"計算的 TYPE 2 類組件試樣的疲勞試驗的 N-N 圖。從(cong) 圖中可以看出，這種類型的組件的分散性增加。在 LCF 狀態下，在缺口根部出現裂紋的測試估計更不安全，並且在10⁴以上的負載循環估計結果較為(wei) 保守。