摘要：應用深度-敏感微壓痕技術測試了2524-T3鋁合金疲勞裂紋擴展中單峰拉伸過載前后裂尖附近的壓入載荷-深度（P-h）曲線，并由此確定出代表性壓痕特征參量（包括硬度、初始卸載接觸剛度、殘余壓入深度和壓痕塑性功與總功比等）在裂紋尖端附近的分布特征。根據壓痕特征參量的物理意義，分析了材料變形抗力、剛度特性、塑性和韌性等力學性質在疲勞裂紋尖端微區的分布特征以及在拉伸過載前后的演變規律。分析結果表明：在疲勞裂紋擴展過程中，裂尖微區材料的變形抗力和剛度特性在裂紋尖端達到最大，兩者沿裂紋擴展方向迅速遞減并趨于穩定；而塑性與韌性性質在裂紋尖端達到最小，沿著裂紋擴展方向兩者呈迅速增大并趨于常數。上述力學性質在裂紋尖端附近呈現的梯度分布反映出疲勞裂紋尖端微區材料發生的非均勻形變硬化和延性耗散現象，與裂紋尖端材料的疲勞損傷過程密切相關。本文的實驗結果還進一步指出：單峰拉伸過載后裂尖附近的壓痕特征參量分布特征與恒幅時基本一致，兩者的區別在于拉伸過載使裂紋尖端變形抗力、剛度特性進一步增大，而塑性和韌性性質進一步減小，其沿裂紋擴展方向的梯度分布仍與過載塑性區相關。本文還應用M.Dao算法，結合實測的壓痕特征參量，計算獲得了疲勞裂紋尖端附近的材料基本力學參數（包括彈性模量、屈服強度和應變硬化指數）分布特征及其在拉伸過載前后的變化規律。本文的研究工作將為進一步研究疲勞裂紋尖端微區的材料真實本構關系和裂尖材料的損傷行為等提供相應的實驗基礎。

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