Page 27 - 理化检验-物理分册2019年第六期

王 荣: 风能发电机组结构件的失效分析与预防

失效 [ ２ ] .
螺纹根部经常是断裂( 开裂) 失效的起源区.螺
纹加工质量较差、 根部圆角曲率半径偏小时都会引
起较大的应力集中, 从而诱发裂纹源的产生, 导致断
裂( 开裂) 失效.
螺纹根部理论应力集中系数 K t 计算公式如下
d
Kt＝ １＋ ( １ )
ρ
式中: d 为螺纹高度; 为螺纹根部圆角曲率半径.
ρ
由式( １ ) 可知, 螺纹高度越大、 螺纹根部圆角曲
率半径越小, 螺纹根部的应力集中系数 Kt 就越大.
５．２ 缺口效应
图 ６ 缺口试样的形状尺寸示意图
５．２．１ 缺口抗拉强度 Fi g 敭６ Sha p eandsizedia g ramsofthenotcheds p ecimen
采用超高强度钢( ３００M 钢) 研究缺口试样的拉 表 ４ 拉伸试验结果

伸性能. Tab敭４ Tensiletestresults
( １ )热处理工艺 屈服强度 抗拉强度 断后伸长率 断面收缩率
试样
试验 ３００M 钢 的 热 处 理 工 艺 如 下: ９３０ ℃ 正 R p ０．２ / MPa Rm / MPa A / ％ Z / ％
火 ＋６５０~ ６７０ ℃ 高 温 回 火,洛 氏 硬 度 要 求 光滑试样 １６０３ １９１１ １０．０ ４７．０
≤３３HRC ; ８７０ ℃ 油冷淬火 ＋３００ ℃ 回火两次, 抗 缺口试样 － ２７７４ － －

拉强度 Rm 要求为( １９６０±１００ ) MPa .
( ２ )试样
采用光滑拉伸试样和缺口拉伸试样进行试验.
试样形貌 如 图 ５ 所 示, 光 滑 试 样 的 形 状 尺 寸 参 见
GB / T２２８．１－２０１０ , 缺口试样的形状尺寸见图 ６ .

图 ７ 拉伸试验应力 Ｇ 应变曲线
Fi g 敭７ StressＧstraincurvesofthetensiletest
运动时的塞积有关.
图 ５ 光滑拉伸试样和缺口拉伸试样宏观形貌 ５．２．２ 吸氢特性
Fi g 敭５ Macromor p holo gy ofsmoothtensiles p ecimenand ５．２．２．１ 氢元素的缺口效应
notchedtensiles p ecimen
( １ )缺口前方的氢富集
( ３ )试验结果 于广华等 [ ４ ] 用 Ⅰ 型缺口试样研究了缺口前方的
从表 ４ 可 以 看 出, 缺 口 试 样 的 抗 拉 强 度 远 远 氢富集情况, 结果表明: 不加载时, 缺口前方各点的
高出光滑试样的, 说明缺口部位的强度升高了, 这 氢含量在平均值上下波动, 这也表明在热处理及试
一特性更容易引发氢脆型断裂 [ ３ ] .两试样拉伸试 样加工过程中所产生的应力集中对氢的分布没有影
验的应力 Ｇ 应变曲线如图 ７ 所 示, 可 见 缺 口 试 样 是 响, 而且加载前缺口附近的氢含量是均匀分布的; 加
在无屈服 的 情 况 下 就 发 生 了 断 裂, 而 且 在 断 裂 前 载后氢的分布出现了两个峰值, 第一个峰值紧靠缺
也并不是像光滑试样那样处于完全的弹性变形阶 口, 第二个峰值距离缺口 ０．５~０．６ mm , 如图 ８ 所
段, 而 是 在 相 同 应 变 的 情 况 下, 应 力 均 有 所 示.随着载荷的增大, 第一个峰值逐渐降低, 第二个
降 低 . 该现 象 与 试 样 缺 口 处 的 应 力 集 中 以 及 位 错 峰值则逐渐升高, 而且峰的位置也逐渐远离缺口.
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