“金属材料疲劳试验和断裂试验”专题报道征稿启事

<正>据统计表明,在机械断裂失效总数中疲劳失效约占80%以上,因此疲劳问题引起了材料研究者和产品设计者的极大关注,越来越多的试验室开始开展疲劳试验和断裂试验。目前,金属材料疲劳试验和断裂试验方法国家标准主要有GB/T 12443-2007《金属材料扭应力疲劳试验方法》、GB/T 3075-2008《金属材料疲劳试验轴向力控制方法》、GB/T 4337-2008《金属材料疲劳试验旋转弯曲方法》、GB/T 15248-2008《金属材料轴向等幅低循环疲劳试验方法》、GB/T 26077-2010《金属材料疲劳试验轴向应变控制     

“金属材料疲劳试验和断裂试验”专题报道征稿启事

<正>据统计表明,在机械断裂失效总数中疲劳失效约占80%以上,因此疲劳问题引起了材料研究者和产品设计者的极大关注,越来越多的试验室开始开展疲劳试验和断裂试验。目前,金属材料疲劳试验和断裂试验方法国家标准主要有GB/T 12443-2007《金属材料扭应力疲劳试验方法》、GB/T 3075-2008《金属材料疲劳试验轴向力控制方法》、GB/T 4337-2008《金属材料疲劳试验旋转弯曲方法》、GB/T 15248-2008《金属材料轴向等幅低循环疲劳试验方法》、GB/T 26077-2010《金属材     

“金属材料疲劳试验和断裂试验”专题报道征稿启事

<正>据统计表明,在机械断裂失效总数中疲劳失效约占80%以上,因此疲劳问题引起了材料研究者和产品设计者的极大关注,越来越多的试验室开始开展疲劳试验和断裂试验。目前,金属材料疲劳试验和断裂试验方法国家标准主要有GB/T 12443-2007《金属材料扭应力疲劳试验方法》、GB/T 3075-2008《金属材料疲劳试验轴向力控制方法》、GB/T 4337-2008《金属材料疲劳试验旋转弯曲方法》、GB/T 15248-2008《金属材料轴向等幅低循环疲劳试验方     

超声疲劳试验方法对S06钢疲劳性能及裂纹萌生机制的影响

采用超声疲劳试验方法和试样尺寸相近的高频疲劳试验方法对S06钢进行疲劳性能试验,将试验数据和试样断口形貌进行对比,研究超声疲劳试验方法对S06钢疲劳性能和裂纹萌生机制的影响.结果表明:在相同的应力水平下,超声加载频率下S06钢的疲劳寿命高于高频疲劳试验测得的疲劳寿命;超声疲劳试验中裂纹全部从表面萌生,而高频疲劳试样裂纹有表面萌生和内部萌生两种机制.分析了超声加载频率对S06钢疲劳性能和裂纹萌生机制产生影响的原因:对疲劳性能的影响与金属材料的晶体结构和裂纹尖端的化学反应有关,对裂纹萌生机制的影响与试样表层残余应力松弛有关.     

采用应力场强法对某型航空发动机压气机轮盘的疲劳寿命评估及试验研究

采用应力场强法对某型航空发动机压气机轮盘疲劳寿命进行了评估,对如何确定场径的大小、应力场拟合,以及应力场强因子计算等步骤进行了详细的讨论。基于该轮盘的全尺寸件开展了疲劳寿命试验。试验结果显示,采用应力场强法进行疲劳寿命评估的结果具有较高的精度,相对于传统的名义应力法具有显著的优越性。     

高韧性中低强度金属材料的疲劳试验研究

针对高韧性中低强度金属材料疲劳试验中的试样过热问题，以旋转弯曲疲劳试验为例，通过试验机的改装，采用冷却试样的方法进行了试验。结果表明，用冷却试样的方法可使试验取得满意的结果，并具有提高效率、降低成本等优点。     

金属材料疲劳试验与数据处理方法

疲劳是金属材料机械构件常见的一种失效形式,疲劳试验方法与数据处理方法一直是研究学者们关注的热点。该文从疲劳寿命和规定寿命下的疲劳强度两个方面介绍了疲劳试验和数据处理方法的主要研究成果,并说明了几种典型的疲劳寿命试验方法与疲劳寿命概率分布参数的统计方法,以及规定寿命下的疲劳强度试验方法与规定寿命下的疲劳强度概率分布参数的统计方法;并通过算例,对比了不同方法之间的差异。     

国内外金属材料热机械疲劳试验方法标准比较

对GJB 6213-2008,ASTM E2368-2010和ISO CD 12111-2002三个金属材料热机械疲劳试验方法标准分别从试验设备要求、试样要求、试验程序控制和试验结果评定等方面进行了对比分析,归纳总结了以上标准的异同点,建议今后在制定或修订热机械疲劳试验方法国家标准时增加对试样温度梯度、感应线圈温度场分布、应变速率变化和热应变补偿精度检验等参数要求。     

Ⅱ型加载条件下疲劳裂纹扩展试验研究

对４种金属材料在Ⅱ型加载条件下的疲劳裂纹扩散行为进行的试验研究表明：在Ⅱ型加载条件下，裂纹可能仍沿Ⅱ型方向继续扩展，亦可能发生分支转变成Ⅰ型甚至Ⅰ＋Ⅱ型扩展，主要取决于材料本身的性质和它们的微观结构以及应力水平。当裂纹仍沿Ⅱ型方向扩展时，其扩展速率比相当应力水平的Ⅰ型裂纹扩展速率要大得多。     

金属材料疲劳裂纹扩展速率不同模型应用分析

金属材料疲劳裂纹扩展速率是对金属材料及其零构件含有裂纹体后安全服役评价及疲劳寿命评估的一项重要力学性能指标。基于金属材料疲劳裂纹扩展过程的不同阶段、闭合效应、应力比对疲劳裂纹扩展速率的影响等多个方面,对几种常见金属材料疲劳裂纹扩展速率模型的应用特点进行了对比分析,为安全设计及寿命评估时不同模型的选择应用提供参考。      

Estimation of the endurance fatigue limit for structural steel in load increasing tests at low temperature

The endurance fatigue strength of structural steel S355 was investigated in fatigue tests according to the method of increasing stress amplitude. The so‐called ‘load increasing test’ is based on the direct correlation between the fatigue limit and the temperature changes caused by local plastic deformation ahead of the tip of a micro crack, which was initiated as a result of cyclic loading. In the present work the fatigue limit for testing temperatures 40°C and ?20°C was estimated not only from the temperature measurements but also from the electrical potential measurements. Further, the obtained results were validated in standard fatigue tests with constant stress amplitude and a very good agreement was found.     

基于热红外成像技术的300M钢疲劳极限测定

对经过热处理和未经过热处理的超高强度300M钢在室温下的常规疲劳性能进行了研究,用红外成像仪测量了疲劳试验过程中合金表面的温度变化;根据疲劳试验过程中温度-应力关系及试样表面温度分布差异,确定疲劳断裂位置和疲劳极限。结果表明:根据试件表面温度变化可以预测疲劳断裂位置;以此法确定的热处理300M钢疲劳极限为833MPa,与常规疲劳试验测得的疲劳极限吻合较好;加载初期300M钢升温到一定温度后形成平稳段,在断裂前温度快速升高。     

复合材料滚动轴承的疲劳试验研究

通过对复合材料滚动轴承的疲劳试验,研究了短纤维注射成型工艺研制的玻纤／尼龙６６滚动轴承的疲劳寿命和失效形式,为复合材料滚动轴承的设施应用有价值的参考。     

Effect of test frequency on fatigue strength of low carbon steel

Ultrasonic fatigue tests (test frequency: 20 kHz) and conventional tension–compression fatigue tests (10 Hz) have been conducted on annealed and 10% pre-strained specimens of 0.13% carbon steel. Small holes were introduced on the specimen surface to investigate the effect of test frequency on small crack growth. The dynamic stress concentration factor and the stress intensity factor under ultrasonic fatigue tests were checked to be almost the same as those of conventional tension–compression fatigue tests. However, the fatigue properties were dependent on the test frequency. Ultrasonic fatigue tests showed longer fatigue life and lower fatigue crack growth rate for the annealed and 10% pre-strained specimens. Slip bands were scarce in the neighbourhood of cracks under ultrasonic fatigue tests, while many slip bands were observed in a wide area around the crack under conventional fatigue tests. In order to explain the effect of test frequency on fatigue strength, dynamic compression tests with Split Hopkinson bars were carried out. The stress level increases substantially with the strain rate. Thus, the increase in fatigue strength might be, to a large extent, due to a reduction in crack tip cyclic plasticity during ultrasonic fatigue tests.     

基于剩余应变的复合材料结构寿命预测

为实现对复合材料结构的寿命预测,对已有的复合材料疲劳寿命预测模型进行了研究,确定了基本的刚度降模型,提出了剩余应变的概念,并将其应用到渐进疲劳损伤方法中,以Abaqus为平台,编写UMAT子程序,实现了对复合材料结构的寿命预测及疲劳损伤扩展分析.针对某碳纤维增强复合材料TS800开展相关试验,试验结果与预测结果吻合较好.研究表明,本文所改进的渐进疲劳损伤方法能较好地完成对复合材料结构的寿命预测.     

Three-dimensional calculations of high cycle fatigue life under out-of-phase multiaxial loading

In this study, we investigate the prediction of fatigue life at a high number of cycles (>5 × 10⁴ cycles) for three-dimensional structures. An approach has been developed that includes the results of fatigue tests in a program using the finite element method. Numerical fatigue life calculations using three fatigue criteria were conducted to predict S – N curves. To complete the study and validate this approach, tests were carried out on FGS 700/2 cast iron with different geometrical structures and different fatigue loadings.     

带有内部损伤层的单向板的脱层特性

本文研究了914C/TS-5石墨/环氧单向板在应力控制拉-拉疲劳加载下的脱层特性。实验表明,层板刚度随脱层的增长和疲劳循环而呈线性下降。用分析方法估计了与脱层有关的应变能释放率和应力强度因子。应力对脱层增长速率的影响,可用指数律描述。     

超细晶粒钢的疲劳性能

采用常规疲劳试验方法分别对400MPa级和500MPa级两种热轧态超细晶粒钢进行了疲劳试验,分析了这两种超细晶粒钢的疲劳性能,并研究了超细晶粒钢疲劳裂纹萌生的机制。结果表明：由于500MPa级超细晶粒钢的晶粒尺寸相比400MPa级钢的更细小,因此其疲劳性能优于400MPa级钢的;在应力比R=-1、正弦波加载、循环周次基数N=5×10^6次的条件下,500MPa级和400MPa级超细晶粒钢的条件疲劳强度分别为270MPa和220MPa;两种超细晶粒钢的疲劳裂纹均在试样表面形核,且呈单源特征。     

重载齿轮弯曲疲劳寿命测试方法研究现状

重载齿轮是大型机械装置(推土机、挖掘机、装甲车等)传动系统的核心部件,它的主要功能是按照规定的转速比传递运动和转矩。随着科学技术的发展和军事装备的更新换代,重载齿轮的研究除了在材料性能、齿形设计、承载能力等方面取得了新成就外,另一个突出的进步就是在齿轮性能测试技术方面获得了很多成果,使得一些过去难以定量研究的问题(如齿轮的疲劳强度、齿轮传动品质等)都有了比较实用的测量手段。而在重载齿轮疲劳性能研究中,相对于接触疲劳产生的齿面点蚀、胶合、磨损等微小破坏而引起齿轮传动效率降低,啮合不到位等现象,弯曲疲劳则会直接导致齿根产生裂纹甚至形成断齿现象,造成重大事故。因此,准确测试重载齿轮的弯曲疲劳寿命,分析弯曲疲劳性能,进而优化齿轮设计,提升齿轮性能,对监测因弯曲疲劳失效所引起设备故障以及避免服役过程中发生重大事故具有重要意义。重载齿轮弯曲疲劳寿命受多方面因素的影响,其中包括材料性能、加工尺寸、制备工艺以及测试手段等,因此对其弯曲疲劳寿命的定量测试一直是各国研究人员关注的热点话题。关于重载齿轮弯曲疲劳寿命的研究可以归纳为以下三方面:弯曲疲劳原理探究方面已发展到声发射信号检测、光学图像分形理论计算、计算机有限元数学模拟等多方面的实际应用;性能检测实验已有单齿/双齿脉冲加载、动态啮合式加载等多种试验方法;数据处理方面已发展出升降法、成组法、雨流法以及多种S-N曲线拟合的数据处理手段。这些分析方法以及测试手段的应用可以大大节省实验成本、提高分析效率、减少试验误差,进而提高重载齿轮弯曲疲劳寿命检测的准确性。本文从重载齿轮弯曲疲劳寿命的测试原理、试验方法以及测试数据处理三方面出发,根据国内外研究现状,对重载齿轮的弯曲疲劳性能进行机理性与实验性的探究,为测试重载齿轮的弯曲疲劳寿命提供有效的理论依据、具体的测试方法以及准确的数据处理手段。