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1、 包辛格效应 机械系统的故障诊断 4 8 2020 1 什么是包辛格效应 在一定的正向拉伸或压缩塑性形变之后进行反方向加载 材料的屈服强度会低于正向变形的屈服强度的现象 Bauschinger 1886 简单地说 包辛格效应是指金属的塑性变形将使其拉伸屈服强度增大 而压缩屈服强度减小 4 8 2020 2 具有强化性质的材料受拉且拉应力超过屈服极限 A点 后进入强化阶段 若在B点卸载 材料再次受拉时 其拉伸屈服极限提高为B点值 若卸载后反向加载压缩屈服极限的值绝对值由无塑性变形时的A 点的值降低为B 点的值 ACC 为更大塑性变形时的加载 卸载 反向加载路径 4 8 2020 3 包辛格效应的
2、描述 我们常用一个反向应变量来定量地描述包辛格效应 这一反向应变量是指载荷反向后 为使反向流变应力在数值上等于正向形变所达到的最大流变应力 应该添加的附加应变的大小 注 流变应力是指材料在一定变形温度 应变和应变速率下的屈服极限 4 8 2020 4 在图 a 中 ABC表示拉伸试验中的正向变形 C是卸载点 CD是拉伸卸载段 而DEF是反向加载段 压缩段 不管加载方向如何 将应力值和反向应变量重新画在图 b 中 ABCD代表拉伸段 DEF为压缩加载部分 将正向硬化段向外延伸至c 点 则线段CC 和EF之间流变应力水平的瞬时差 可以用作表示包辛格效应的应力参量 类似地 C点所在处的正反向形变之间
3、的应变差 可作为应变表征参量 包辛格应变 可以知道 越大 表示材料的包辛格效应越显著 4 8 2020 5 包辛格效应的机制 从根本上说 包辛格效应与反向加载引入的位错亚结构变化以及由此引起的内应力变化有关 在多晶体金属中 正向应变作用时形成位错墙和亚晶界 而胞墙或亚晶界在应力反向时进行分解是包辛格效应的一个贡献因素 Hasegawa Yakou和Kocks 1986 此外 PSB墙与通道之间应变的不协调可以引发长程内应力 使能够形成完善PSB结构的材料较易发生反向流变 对于颗粒硬化合金 位错与强化粒子的交互作用是包辛格效应的基础 Orowan 1959 4 8 2020 6 包辛格效应的意义 关于包辛格效应机制的知识对发展复杂循环塑性形变的本构模型 对从本质上理解加工硬化现象 以及对合理说明一些疲劳效应 如平均应力的弛豫和循环蠕变等都至关重要 包辛格效应可用来确认各种不同位错机制对应变硬化的贡献 任何一个完备的硬化理论都必须定量解释载荷反向时的包辛格效应 即可用来检验理论的有效性 4 8 2020 7 参考文献 材料的疲劳 S Suresh著 王中光等译 国防工业出版社 材料强度学 陈建桥著 华中科技大学出版社 4 8 2020 8 Theend 4 8 2020 9
