HFMI處理的橫向連接配接件在P(13)和線性譜變幅載荷下的殘餘應力穩定性
高頻機械沖擊（HFMI）處理提高服役載荷下疲勞壽命的潛力仍存在争議。最近的一些研究表明，即使在變幅載荷下（VAL），疲勞強度也比未處理的焊縫增加了。讨論通常集中在初始壓縮殘餘應力的穩定性上，這種穩定性可能在VAL期間由于高峰應力而降低。
本研究提供了有關HFMI處理橫向加勁闆（TS）在P（1/3）和線性負載譜下的殘餘應力穩定性的進一步結果，這些加勁闆由低碳鋼和高強鋼制成。
通過對橫向附件進行恒定幅值和變幅值的單軸疲勞試驗，研究了服務負載對HFMI處理接頭殘餘應力穩定性的影響。VAL測試采用了不同的負載序列，随機 (R)、高低 (HL) 和低高 (LH)，以及P(1/3)和線性形狀的頻譜。
不同的負載序列旨在提供關于殘餘應力在VAL過程中何時以及如何松弛以及該松弛行為如何影響相應的疲勞行為的資訊。設定應力比為R = -1是為了減少波動平均應力對試驗結果和損傷累積的影響。
采用應力比為R = -1可檢查壓縮峰值應力和拉伸峰值應力對HFMI處理焊縫的疲勞行為的影響。研究了在服務負載（高達0.9*fy）中拉伸和壓縮峰值應力對殘餘應力松弛的影響。
CAL進行了廣泛的試驗研究并具有相對較高的缺口效應，選擇橫向附件作為要研究的焊縫細節。根據的要求進行選擇，以避免由于舍入導緻的裂紋。接頭采用了低合金鋼(S355J2+N)和高強度鋼(S700M)進行制造。
測量序列中的第一個點位于AW狀态下的焊接趾或HFMI處理試件的中心位置。随着距離焊接趾的增加，連續兩個點之間的增量從0.5 mm增加到5 mm。
為了分析HiFIT或PITec處理對初始殘餘應力狀态的表面層深度剖面的影響，對兩種材料進行了更詳細的評估。在逐漸電解抛光到約0.5mm深度後，對表面層進行了X射線殘餘應力測量。
由于在負載方向上的殘餘應力狀态是主要關注的，是以以下章節僅顯示了橫向殘餘應力剖面。概述了應用于試件以分析殘餘應力穩定性的不同負載情況。
通過逐漸增加荷載約為屈服強度的20％，并記錄每個荷載步驟後的剩餘應力分布來分析靜态荷載後的剩餘應力穩定性。對于VAL的剩餘應力穩定性的研究分為三類。除了随機荷載外，還對兩種譜形狀的集合以降序（HL）和升序（LH）的方式進行測試。
對于每種譜形狀（P1/3和線性）和每種材料（S355J2 + N和S700M），均進行了測試。每種形狀的譜長度設定為約200,000個周期。在使用随機VAL的疲勞試驗中，剩餘應力是在完全通過譜之後進行測量的。
對于排序（HL，LH）VAL測試，測量是在四個點進行的，檢查單個應力水準對剩餘應力分布的影響。對排序VAL測試進行了多次中斷，以重複測量剩餘應力分布。
在通過所有等效于最大譜振幅的95％、80％和60％的幅值後，進行中斷顯示了排序VAL序列的測試中斷點（M1-4）的位置。
S355J2+N制造的試件僅使用HiFIT裝置進行處理。S700M焊縫的處理則采用PITec裝置。比較了S355J2+N和S700M制造的試件在HFMI處理前後在焊縫焊趾區域的橫向殘餘應力。
對于S355J2+N材料制成的試件，HFMI處理在處理區中心誘導出橫向殘餘壓縮應力為-100 MPa。該值在處理區邊緣增加到約-350 MPa，并在基材處逐漸降至約-200 MPa的初始殘餘應力水準。
在橫向方向上，在處理區中心誘導出-200 MPa的殘餘壓縮應力。最大殘餘壓縮應力為-450 MPa，位于距處理區中心1.5 mm處的過渡區域外。
為了研究由于靜态加載引起的殘餘應力穩定性，加載逐漸增加約為屈服強度的20％，并在每個加載步驟後測量殘餘應力。在fy的大約80％的加載水準之前，殘餘應力狀态沒有變化。
P（1/3）和線性形狀光譜的随機加載對兩種材料的HFMI處理TS的殘餘應力狀态的影響。殘餘應力在完全通過頻譜後進行測量，即N=200,000個循環後。在每次測量後，試件被重新安裝在測試裝置中，并受到與之前相同的力信号的作用。
這個過程一直重複，直到試件失效。最後一次測量甚至可以在測試在493,000個循環後終止，因為試件在測量點區域沒有破裂。
兩種鋼級的HFMI處理試樣均顯示出疲勞強度的顯著提高，無論殘餘應力弛豫的程度如何。由于表面硬化層和改善的凹坑幾何形狀，HFMI處理所緻的疲勞壽命的提高必須幾乎同等地歸因于這兩個因素。
在本研究中觀察到的一個特殊現象是，HFMI處理試樣在處理焊趾之前的基材處約2-4毫米處失效。這表明通過焊趾的塑性變形，疲勞強度被局部地提高超出基材。
