多次沖擊的方法和原理

工程中有許多機(jī)件是在多次沖擊載荷下工作的。典型的例子如鑿巖機(jī)活塞、釬尾、釬桿、鍛錘桿、鍛模等。雖然多次沖擊的研究迄今已有七十多年的歷史，但和其它類型的疲勞研究相比，工作做得并不算多。這是因?yàn)殚L(zhǎng)期以來(lái)人們對(duì)它的作用和地位存在著不同的看法。這方面的研究工作開(kāi)始于1959年，迄今也存在不同看法。由于多次沖擊不同于一次沖擊，兩者本質(zhì)不同，因此不能用一次沖擊吸收功的高低來(lái)作為評(píng)定經(jīng)受多次沖擊載荷零件的選材依據(jù)，這種看法比較容易為人們接受。而多次沖擊與疲勞的異同，則是人們關(guān)心的所在，因?yàn)榭捶ǚ制缍嘣从诖?。（主要是日本?/font>20世紀(jì)60年代以后在這方面進(jìn)行了大量工作。由于采用了動(dòng)態(tài)應(yīng)力應(yīng)變測(cè)定，運(yùn)用了斷裂力學(xué)和電子顯微鏡斷口等分析研究方法，使這方面的工作有了較大進(jìn)展，從而為深入了解多沖的實(shí)質(zhì)、多沖與疲勞的差異提供了新的途徑。

多沖與疲勞相比有其相同之處。例如，當(dāng)把多沖試驗(yàn)結(jié)果用σ-Nf曲線表示時(shí)，符合Coffin-Manson規(guī)律。多沖與疲勞的破壞過(guò)程相同。電子顯微鏡斷口分析表明，它們有著相同的破壞機(jī)制。因此應(yīng)該說(shuō)，多沖屬于疲勞范疇。多沖實(shí)質(zhì)上相當(dāng)于沖擊疲勞過(guò)負(fù)荷持久值的范圍，因此，多沖抗力反映了材料dui沖擊疲勞的過(guò)載抗力。

但是，多次沖擊載荷也有其自身的特點(diǎn)：①?zèng)_擊載荷的特性表現(xiàn)為應(yīng)力在材料內(nèi)部以波的形式高速傳播。對(duì)于鋼鐵材料，彈性波的傳播速度約為5000m/s，因此，對(duì)于有限尺寸的零件，這種波很快便可到達(dá)其表面，一部分成為透射波，穿出零件表面；一部分成為反射波，并在物體內(nèi)產(chǎn)生疊加現(xiàn)象，形成很復(fù)雜的應(yīng)力，對(duì)多次沖擊載荷下零件的壽命產(chǎn)生重大影響。②材料在多沖載荷作用下有明顯不同于普通疲勞的尺寸（體積）效應(yīng)。缺口效應(yīng)也比普通疲勞大。③材料在多沖載荷下要發(fā)生一些*的組織和性能變化，如彈性模量、彈性滯后環(huán)、屈服極限、應(yīng)變硬化指數(shù)以及Bausch-inger效應(yīng)等在程度上甚至性質(zhì)上出現(xiàn)有別于一般低周疲勞的變化。鑒于多沖載荷的上述特點(diǎn)，就使得材料在多沖載荷下的行為和疲勞行為存在差異，同時(shí)也導(dǎo)致了研究這些行為的復(fù)雜性。

目前還沒(méi)有統(tǒng)一表示多沖抗力的方法，一般用某種沖擊能量A下的沖斷周次N或用要求的沖擊工作壽命N時(shí)的沖斷能量A來(lái)表示試樣的多沖抗力。