[科普中国]-循环硬化

概念

在低周疲劳的循环加载初期，材料对循环加载的响应是一个由不稳定向稳定过渡的过程。此过程可分别用应力控制下的应变-时间曲线和应变控制下的应力-时间曲线描述。循环硬化是材料在循环过程中变形抗力不断提高、应变逐渐减小的现象。循环软化则是材料在循环过程中变形抗力不断减小而应变逐渐增加的现象。1

基本原理循环加载初期，材料对循环加载的响应有一个由不稳定向稳定过渡的过程。此过程可分别用在应力控制下的应变——时间（——）函数（图1）或在应变控制下的应力——时间（——）函数（图2）给出。以图2为例，循环硬化和软化反映在滞后回线的变化分别如图3和图4所示。

一般说来，在控制应变幅恒定的情况下，对原始状态较软的材料，在循环加载时会产生塑性变形抗力随着加载周次增加，是硬化现象；反之，对原始状态为强度或硬度较高的材料，会发生变形抗力随周次的增加而降低，就是软化现象。经验表明，通常在循环几十到几百周次大都趋于稳定，这时才能测定应力幅。

有必要指出，在恒应力幅循环加载下，材料发生循环软化是危险的。因为这是应变幅将连续增大，可引起受载构件的过早断裂。相反，在恒应变幅循环下，如果材料是循环硬化型的，则材料所受应力幅越来越高，也可引起受载构件的早期断裂。2