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本工作研究了Fe-Mn及Fe-Mn-C系TRIP/TWIP钢在不同应变幅下(0.3%≤△εtot/2≤8.0%)的拉-压疲劳塑性变形特征.结果表明,在所考察的应变幅范围内,材料在循环初期均发生了明显的循环硬化,随后则趋于稳定或出现不同程度的循环软化,并且随着含碳量的增加循环软化更为显著.循环变形后材料的内部微观结构也随碳含量的增加逐渐由波状滑移型转变为平面滑移型位错组态,并且在大应变幅下形成了形变孪晶(孪晶簇)、亚晶等特殊的微观结构.Coffin-Manson曲线表明,相同应变幅下Fe-Mn-C系钢的疲劳寿命与材料的含碳量成负相关;而S-N曲线则显示相同应力水平下其疲劳寿命随材料含碳量的增加而增加.为了更公平地评价材料的低周及超低周疲劳性能,我们提出了一种基于塑性功原理的疲劳损伤和寿命预测模型.该模型主要通过考察材料的损伤容限(内禀疲劳韧性Wo)及其对外界所施加塑性功的抵抗和转化能力(损伤转化指数β)来揭示低周及超低周疲劳的损伤机制.通过对实验数据和建模结果的分析,发现Wo主要与材料的强韧性匹配以及循环应力-应变响应行为有关;而β则在宏观上主要与循环硬化指数呈负相关,在微观上取决于疲劳过程中塑性变形的均匀性,具体表现为材料内部位错的滑移方式,孪生和马氏体相交的发生程度,以及由此导致的表面损伤和疲劳裂纹扩展行为.对于Fe-Mn-C系高锰钢,碳含量的增加一方面促使其强韧性大幅提高,改善W0;而另一方面则加剧C-Mn短程有序程度,破坏了塑性变形的均匀性,恶化3.这两方面的综合作用导致碳元素有利于提高Fe-Mn-C系TRIP/TWIP钢的超低周疲劳性能,而不利于其低周疲劳性能.