中华不锈钢网社会讯息：在高温环境下，许多构件经受非对称应力循环作用，在进行结构设计和安全评估时，必须考虑这种棘轮行为的影响。尽管目前不少学者对高温应变循环和部分应力循环行为进行了实验研究，也取得了一些重要进展］。然而由于应力控制下的循环棘轮行为的复杂性，尤其要揭示材料在高温下的棘轮行为还需进行大量深入的研究。因此，本文对和两种不锈钢在高温下进行了较系统的单轴应力循环试验，研究这类材料在应力循环下的应力幅值、平均应力及其历史对循环蠕变棘轮效应的影响以及先前应变循环对后继棘轮行为的影响，揭示了该类材料的一些高温单轴棘轮行为，得到了一些很有意义的结果。
试验条件试验材料为和不锈钢。首先将不锈钢棒热锻后进行固溶处理，然后加工成单轴实心圆棒试样，实心圆棒中心标距段直径为33.试验设备为拉国家自然科学基金项目和四川省跨世纪青年学科带头人培养基金资助来稿日期：；修回日期：扭电液伺服控制试验机，用感应加热装置对试样加热和控温，应变则通过在实心圆棒外表面安装标距为的高温拉扭引伸仪来进行测量。试验利用试验控制系统通过计算机对试验过程进行闭环控制的数据采集。
分别对和不锈钢在不同的环境温度下进行不同平均应力、应力幅值大小和历史下的应力控制循环实验，研究它们的不同循环特性。同时，讨论先前应变循环对后续非对称应力循环下棘轮行为的影响。在本文的分析中，表示循环应力幅值，和分别代表轴向应力和应变，表示循环周次，代表棘轮应变。研究表明，在非对称应力控制循环中，循环滞后圈一般都不是完全封闭的，定义棘轮应变为：上式中，为一个循环的最大应变值，为最小应变值。棘轮应变率定义为即每一个加载循环下棘轮应变的改变量。
实验结果与分析讨论不同平均应力及其历史下的高温单轴棘轮行为分别对和不锈钢试样进行了三种温度下的应力控制循环历史试验。每一加载情况的应力幅值不变，但有不同的平均应力大小及其历史。各自的加载条件如表。
中华不锈钢网社会讯息：不同平均应力的应力循环加载条件实验环境不同应力控制循环历史试验时的应力幅值及平均应力值材料温度对不锈钢：时，情况和下，在循环的第一、二周棘轮应变率很大，之后基本为零；当情况时，尽管平均应力为零，但此时在情况的第二、三周仍为负，之后很快趋于零。情况时，平均应力为负，在第二、三周有一定棘轮压应变率，但之后为零。由此表明，在经历较大的平均应力历史后，后续的较小平均应力下的循环除在前二、三周外，基本上不产生明显的棘轮应变。
时，在情况时棘轮应变率已经很大，当进入情况时，由于平均应力增大，变得更大。在这两种加载情况下，随的增加而衰减。
时，情况时，随平均应力增大，明显增大。情况时，由于平均应力为零，基本上为零。情况与情况的加载情况相同，但情况开始时的与情况结束时基本相同，可以认为平均应力为零的情况对较大平均应力时的棘第期不锈钢高温循环棘轮行为的实验研究图不同平均应力及历史下的关系轮行为无明显影响。另外，每一加载情况时均随增大而衰减。由上述实验结果表明：的棘轮行为明显地依赖于平均应力的大小和平均应力历史；其棘轮行为特征还明显取决于环境温度的高低，时，具有明显的瞬态棘轮效应，即只在每一工况的开始一、两周有明显的棘轮应变，而后为零，但当环境温度为和时，将产生渐近型棘轮效应，即在每一工况下随的增加而逐渐衰减。这是随温度升高，材料塑变抗力下降的缘故。
对不锈钢，它在不同平均应力及其历史下的循环棘轮行为基本上与的棘轮行为相同，也具有明显的平均应力大小和平均应力历史的依赖性。同样在一定的温度下将发生瞬态棘轮效应向渐近型棘轮效应的转变。然而：对于时的循环，尽管不锈钢在情况中所受的平均应力和应力幅值均高于在情况下所受的值，产生的棘轮应变仅为左右，而在情况下经过周的循环后棘轮应变可达‘。这说明，抵抗棘轮变形的能力要好于不锈钢在下仍保持瞬态棘轮行为的特征，只有当环境温度达到才表现为渐近型棘轮行为。上述两点差别主要是因为两种材料的合金元素含量不同的缘故。
不锈钢中的含碳量要高于中的值。
综上所述，不锈钢类材料的非对称应力控制循环下的棘轮行为均具有明显的平均应力大小及其历史的依赖性，其高温单轴棘轮行为还明显地受环境温度高低的影响。
应力幅值对循环棘轮行为的影响在恒定的平均应力值下，本文对和不锈钢进行了如下三种温度的高温棘轮行为的不同应力幅值及历史效应试验。加载条件如表所示，它们的关系如图所示。
表恒定平均应力下不同应力幅值的应力循环加载条件实验环境不同应力控制循环历史试验时的应力幅值及平均应力值，材料温度应用力学学报第卷对不锈钢，如图所示：下，情况中，每一加载情况的第一周产生很大的棘轮应变，其后很快衰减到一个很小的值。从总体来讲，应力幅值越大，棘轮应变率也越大。另外，由情况到情况的变化情况可见，尽管情况和的加载条件完全相同，但其为零。这是因为它们经历的应力幅值历史不同，先前的高应力幅值循环对后续的较低应力循环下的棘轮行为产生了影响的缘故。
下，情况中，随着应力幅值的增加，明显增大，但在每一加载情况下均有一定衰减；尽管情况与的加载条件相同，但此时几乎为零，与有明显不同，这与下情况和的情况是相同的。究其原因，主要是因为较大应力幅值循环导致材料循环硬化而抑制了后续较低应力幅值下的棘轮行为所致。
下，棘轮行为随应力幅值增大而变化的特征与下的基本相同，但其棘轮行为具有渐近型的特征；但由情况到时，应力幅值由小增大至与情况相同的值，此时的与情况的基本相同，这表明先前较小的应力幅值循环对后继较大应力循环时的影响不大。
图不同应力幅值及历史下的关系图先前应变循环历史对后继棘轮行为的影响对不锈钢，如图所示，它在不同应力幅值及其历史下的循环棘轮行为与不锈钢基本相同，都具有明显的应力幅值大小和历史的依赖性。另外，比较图和图中不锈钢下的关系曲线可以看出，在同一温度下，随应力幅值的增大，棘轮行为将逐渐由瞬态型向渐近型过渡。
综上所述，所研究的这类不锈钢材料在应力循环下的棘轮行为不仅与应力幅值的大小直接相关，而且还明显地受应力幅值循环历史的影响；先前较大的应力幅值循环历史对后续较小应力幅值下的棘轮行为有明显影响，而先前较小的应力幅值循环历史对后继较大应力幅值下的棘轮行为基本没有影响；在同一温度下，随应力幅值的增加，棘轮行为将由瞬态型向渐近型过渡。
先前应变循环历史对后继棘轮行为的影响不锈钢在下经过应变循环饱和后，再进行应力历史为的应力循环。而不锈钢在下经过应变循环周后，进行了加载条件为的应力循环。在这样先有应变循环历史的应力循环历史下的循环棘轮行为的关系如图所示。为了便于比较，图中还给出了没有经历先前应变循环时棘轮应变与的关系曲线。
中华不锈钢网社会讯息：第期不锈钢高温循环棘轮行为的实验研究对不锈钢，由图可见，在时，对于有先前应变循环的情况。由于经过应变循环饱和，使得材料产生了较大的循环硬化，尽管后继应力循环历史中情况的应力加载情况与无先前应变循环历史的情况相同，但此时的材料在经历了周循环后约为），无先前应变历史的情况循环周后却为后，即使在后继应力循环后，其棘轮应变也才达到）‘，远小于无先前应变历史时的棘轮行为。这表明先前应变循环对后续应力循环的棘轮行为有明显的抑制作用。这是因为先前的应变循环导致了材料循环硬化的缘故。
图应力循环时的曲线结论通过前面的分析可见，和这两种不锈钢材料在非对称应力循环下的棘轮行为不仅与环境温度密切相关，而且还依赖于不同的加载条件。在对不同平均应力、应力幅值及其历史以及有无先前应变循环历史条件下的高温单轴棘轮行为的研究中得到如下结论：在不同的环境温度下，不锈钢表现出不同的棘轮行为：在较低温度下，这类材料的非对称应力循环具有明显的瞬态棘轮效应；而在较高温度下，这类材料将产生渐近型的棘轮效应。比较发现，不锈钢需要比不锈钢更高的温度才会发生这种瞬态型向渐近型的棘轮行为特征转变。
不锈钢材料的高温单轴棘轮行为明显地依赖于平均应力的大小：在相同的应力幅值下，平均应力越大，棘轮应变越大。另外，该类材料的棘轮行为明显依赖于平均应力历史，较大的平均应力循环对后续较小平均应力循环下的棘轮行为有明显的影响。
