残余应力对油缸管疲劳寿命的影响主要通过以下几个方面体现:
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延缓裂纹萌生:适量的残余压应力能抵消部分工作时的拉应力,使材料表面更难达到引发裂纹萌生的应力阈值,延缓疲劳裂纹出现,延长疲劳寿命。例如,在承受循环压力的油缸管中,合适的残余压应力可使疲劳裂纹萌生时间推迟,增加油缸管在出现裂纹前的工作循环次数。
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阻碍裂纹扩展:残余压应力在裂纹尖端形成反向应力场,阻碍裂纹尖端材料变形和分离,降低裂纹扩展速率。即使油缸管出现初始裂纹,残余压应力也能使其在一定时间内保持稳定,增加油缸管在裂纹出现后继续承受循环载荷的能力,进而延长疲劳寿命。
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提高材料强度:残余压应力使油缸管表面材料处于预紧状态,提高屈服强度和硬度,让材料在循环载荷下更难发生塑性变形,能承受更大应力幅值,提升抗疲劳性能,延长疲劳寿命。
然而,若残余应力分布不均或数值过大,会导致局部应力集中,加速疲劳裂纹萌生和扩展,降低疲劳寿命。在高温或长期服役条件下,残余应力可能松弛,其对疲劳寿命的有利作用会减弱。
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