精密成形工程

作者：马旭明, 韩泉峰, 王辉, 陈一哲, 华林

单位：武汉理工大学 高温轻合金及应用技术全国重点实验室,武汉 430070

关键词：6061-T6铝合金,低周疲劳,晶体塑性有限元,疲劳指示因子,寿命预测

基金：国家自然科学基金（52422510,52373320,52175360,50725517,12402129）; 中国科协青年人才托举工程（2021QNRC001）; 湖北省重点研发计划（2024BAB080）; 武汉市自然科学基金（2024040801020257）

目的 研究6061-T6铝合金的低周疲劳行为,揭示该合金的循环塑性变形机制与疲劳裂纹萌生规律,并为铝合金等轻质材料的疲劳寿命评估提供理论指导。方法 基于经典晶体塑性理论,引入背应力演化机制,研究铝合金在循环载荷作用下的力学响应。进一步地,定义累积等效塑性应变和累积应变能耗散2类疲劳损伤指示因子,同步结合试验进行疲劳裂纹萌生寿命的预测研究。结果 6061-T6铝合金的循环塑性行为对应变幅值高度敏感：在低应变幅值下呈循环稳定行为;在中等应变幅值下表现出明显的循环硬化;而在高应变幅值条件下则呈现先硬化后软化的演化特征。疲劳损伤主要集中于晶界及三晶交界点等塑性应变与能量耗散集中的区域。此外,2类疲劳指示因子均展现出良好的寿命预测能力,预测结果均落在±2倍寿命误差带范围内。结论 所建立的本构模型框架能准确描述6061-T6铝合金在不同应变幅值下的循环塑性行为,2类疲劳指示因子具备较高的寿命预测精度。本研究验证了晶体塑性模拟在铝合金低周疲劳寿命预测中的可靠性,也为发展多尺度轻质合金疲劳寿命预测方法奠定了基础。

来源：2025年第11期

《精密成形工程》期刊编辑部

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