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铝合金因密度低、耐腐蚀性好、屈强比高、焊接性好、易于加工成形等优点,被广泛用于航空航天、车辆、船舶、风力发电装备等领域。鉴于轻量化设计和现代机械功能多样性的要求,人们对铝合金的抗疲劳性能提出了越来越高的要求。本论文以5052铝合金为对象,研究了预置应力对扩展紧凑拉伸(E-CT)试样裂纹扩展性能、疲劳寿命及断裂机理的影响规律,主要研究内容及结果如下:(1)研究预置应力水平对E-CT试样疲劳裂纹扩展速率、疲劳寿命的影响规律及作用机理:根据实测的材料基本力学性能和应力应变曲线,选取三种预置应力水平(135MPa、145 MPa、164 MPa)在常幅载荷条件下进行疲劳试验,利用疲劳裂纹扩展速率曲线(Paris曲线)及疲劳试样断口分析(SEM照片)研究预置应力对E-CT试样疲劳裂纹扩展速率、疲劳寿命及断裂机理的影响规律。与母材相比,预置应力水平135 MPa、145MPa、164 MPa都降低了疲劳裂纹扩展速率、提高了疲劳抗力。其中预置应力水平164MPa试样的疲劳裂纹扩展速率下降的最显著,疲劳寿命提高了77.3%。因此,本文中选取164 MPa为较佳预置应力水平。(2)提出对含较佳预置应力试样U型切口去除量不同的加工处理新方法:不论待预置应力试样尺寸形状是否相同,只要含较佳预置应力试样在加工成E-CT试样的过程中U型切口去除量非零,在常幅载荷条件下进行疲劳试验结果表明,各疲劳寿命之间的差异不显著,但均比母材效果好;然而,当U型切口去除量为零时,在裂纹扩展I阶段内去除量为零试样的疲劳裂纹扩展速率低于去除量为非零试样的da/dN。通过试验结果对比表明U型切口去除量为零试样的裂纹扩展速率改善效果最好,疲劳寿命相较于母材提高了1.98倍。(3)探究疲劳试样断口微观特征和断裂机制:通过扫描电子显微镜(SEM)对预置应力试样和母材进行了微观形貌特征观测和断裂机理分析,断口表面在裂纹扩展前期呈现出的疲劳条纹细而密,表现出紧促的“同心圆”特征;随着裂纹长度和应力强度因子相应的增加,疲劳断口微观形貌特征转变为“疲劳辉纹+撕裂韧窝”,最后以撕裂韧窝的的方式断裂。此外,疲劳辉纹呈平行于裂纹扩展方向的层状并伴随不规则的二次裂纹,随着应力强度因子进一步增加,层与层的间距和二次裂纹的长度、宽度及深度也都随着增加,且断口表面的撕裂韧窝均多呈现为“椭圆状”。