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【摘 要】：深海蕴藏着生物和矿产资源。深海潜水器是深海科学研究和资源开发的主要载体。 “压力舱”是其核心部件，是人类进入深海的一道安全屏障。对于潜水器的每次操作，压力舱都承受不

深海蕴藏着生物和矿产资源。深海潜水器是深海科学研究和资源开发的主要载体。 “压力舱”是其核心部件，是人类进入深海的一道安全屏障。对于潜水器的每次操作，压力舱都承受不断变化的海水压力（提升-保持-卸载）。该载荷谱下的疲劳称为停留疲劳。新型高强韧性钛合金是压力舱的首选材料，研究其承载疲劳特性对深海潜水器的设计和可靠性评估具有重要意义。

研究发现，压力舱钛合金存在三种持荷疲劳破坏模式，即疲劳破坏、延性破坏和混合疲劳延性破坏。保持载荷和疲劳载荷之间的相互作用加速了试件的失效并导致不同失效模式之间的竞争。研究进一步发现，承载疲劳寿命与第一个循环中的最大累积应变有关。两者在双对数坐标下近似线性关系。间歇加载时间对钛合金的负载保持疲劳行为没有影响。实验结果和理论分析揭示了钛合金在载荷作用下的疲劳机理，即载荷引起的塑性变形增加了试件的实际应力，促进了裂纹或损伤的生长，同时，局部疲劳载荷导致局部塑性应变增加了载荷保持疲劳中塑性应变的积累。

该研究由中国科学院力学研究所LNM微结构计算力学研究组与中国船舶重工集团公司702研究所等单位合作完成。得到“耐压特性研究与评价技术”的支持。相关研究成果发表在Journal of Materials Science & Technology 综上所述，力学所孙承奇为该论文的第一作者和通讯作者。

图 1. (a) “Struggle”潜水器； (b) 压力室； (c) 常规疲劳波形； (d) 载荷疲劳波形

图 2. 负载保证疲劳的三种失效模式。 A-1~A-4：疲劳失效； B-1~B-4：延性破坏； C-1~C-4：混合失败

图3.(a)加载疲劳寿命与间歇加载时间的关系； (b) 载荷疲劳寿命与第一次循环累积最大应变的关系

[来源：力学研究所]

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文章来源：《实验力学》 网址: http://www.sylxzz.cn/zonghexinwen/2021/0813/722.html