25 Cr2 Ni2 MoV 钢焊接接头低周疲劳性能研究

对新型汽轮机焊接转子材料25Cr2Ni2MoV焊接接头及其母材进行应变控制的低周疲劳试验,并进行了相应的断裂位置统计和循环变形特征分析。试验结果表明,焊接削弱了焊接接头的疲劳强度,受到结构非均匀性和各部分力学性能的相对不匹配等因素的影响,焊接接头的断裂位置体现出明显的应变水平依赖性;焊接接头和母材在循环变形过程中均表现出循环软化特性,且存在明显的拉压不对称性,拉压不对称程度随应变水平的增加而增加;与母材相比,焊接接头表现出更加明显的平均应力松弛现象,且平均应力绝对值随着循环周次不断减小最后趋于常值。     

热影响区元素晶界偏聚对焊接构件低周疲劳性能的影响

对25Cr2Ni2Mo V低压转子钢焊接模拟件进行低周疲劳性能试验,测得焊接接头应变与疲劳寿命关系式,对比分析接头不同区域低周疲劳性能,确定热影响区是接头低周疲劳性能的薄弱环节。进行焊接接头硬度分布测定、疲劳裂纹扩展路径金相分析以及热影响区原奥氏体晶界元素偏聚行为俄歇分析等一系列试验。结果表明,焊接接头热影响区存在大硬度梯度的软硬界面,在疲劳载荷作用下形成应变集中,导致焊接构件低周疲劳性能弱化;在热影响区扩展过程中,疲劳裂纹遇到原奥氏体晶界往往会沿着晶界发生偏折,并在晶界上形成一定程度的割裂;俄歇分析表明热影响区原奥氏体晶界存在明显的杂质元素S和合金元素Cr的偏聚,其共同作用致使该区抗疲劳裂纹扩展性能弱化,从而降低整个焊接构件的低周疲劳性能。     

2Cr13钢低周疲劳损伤演变规律研究

用连续介质力学理论研究了工程材料的低周疲劳损伤演变过程,在热力学基础上基于连续损伤变量Ｄ,并根据有效应力的概念,提出了低周疲劳各向同性连续损伤模型,用该模型分析了汽轮机叶片材料２Ｃｒ１３钢在控制应变低周疲劳过程中的损伤演变律,模型得到了实验的验证,损伤变量选择了方便测量的循环应力与初始应力之比与１的差,模型中的参数具有明确的物理意义,而且测量容易,文中还对不同循环下的疲劳试样的微观组织结构进行了透     

核电汽轮机转子在低周疲劳与高周疲劳交互作用下裂纹扩展寿命的研究

提出核电汽轮机转子在低周疲劳与高周疲劳交互作用下裂纹扩展寿命的计算与评定方法。介绍核电汽轮机转子的低周疲劳与高周疲劳的应力幅与应力范围、低周疲劳裂纹扩展寿命与高周疲劳扩展寿命的计算方法。给出了核电汽轮机转子在低周疲劳与高周疲劳交互作用下裂纹扩展日历寿命的计算与评定方法,以及1 000 MW级核电汽轮机焊接低压转子疲劳裂纹扩展日历寿命的计算与改进的应用实例。结果表明,高周疲劳对汽轮机转子疲劳裂纹扩展日历寿命有比较大的影响,新研制核电汽轮机的转子结构设计和在役核电汽轮机的转子安全性评定,需要评估转子在低周疲劳与高周疲劳交互作用下裂纹扩展 寿命。     

高匹配焊接接头不均匀体低周疲劳损伤研究

将高匹配的焊接接头抽象为软夹硬力学不均匀体，并运用材料应力幅的变化定义一个新的损伤变量，运用损伤力学的方法对高匹配的焊接接头力学不均匀体在低周疲劳载茶下的损伤行为进行研究。研究结果发现对于高匹配的焊接接头，在低周疲劳的载荷条件下，随着中间高强度的焊缝宽度的增加，焊接接头在断裂时的循环次数将下降，而接头中损伤的发展则在加快。     

金属材料高温蠕变—疲劳损伤研究进展

用于汽轮机转子或涡轮叶片的金属材料长时间在高温环境下受到交变载荷的作用,会发生严重的高温蠕变—疲劳损伤,从而降低了转子及叶片的使用寿命。文中分析了加载条件因素、环境因素、材料特性及热处理工艺等对汽轮机转子钢蠕变—疲劳裂纹形成及扩展的影响,从疲劳裂纹萌生原因、蠕变阶段材料的组织变化及疲劳—蠕变的交互作用综述了汽轮机转子钢疲劳蠕变的损伤机理;并指出以材料的蠕变疲劳损伤机理为基础,建立材料的本构关系及损伤演化方程,将是高温疲劳—蠕变损伤研究的重点。     

钛合金TC4低周疲劳连续损伤力学研究

基于Lemaitre损伤理论,利用改进的损伤演化模型和损伤解耦简化分析方法,对钛合金材料TC4(Ti6Al4A)进行等幅低周疲劳损伤演化的理论分析和试验研究.试验结果表明,TC4材料的明显循环软化阶段和宏观裂纹扩展阶段较短,在两者之间的稳定损伤演化阶段,随循环次数的增加,应力幅平稳、缓慢地降低,下降幅度不很大,该阶段构成低周疲劳寿命的主要部分;在典型低周疲劳阶段TC4材料损伤抗力较强,疲劳破坏对于连续损伤比较敏感.用简化的损伤力学分析方法,计算试件和元件的低周疲劳损伤和寿命,验证方法的有效性.所建议的方法比较简单,可用于具有类似疲劳破坏特点的材料与构件的损伤演化分析和寿命预测.     

一种新的低周疲劳损伤累积模型及试验验证

基于连续介质损伤力学理论,依据疲劳损伤的加载参数与损伤变量之间的不可分割性等特点,建立了一种新的低周疲劳损伤累积模型。经过对00Cr17Ni14Mo2钢和2.25Cr1Mo钢的低周疲劳试验数据的分析,得到了相应的疲劳损伤累积模型。将该模型与不同的损伤累积模型相比较,结果表明：该累积模型的计算结果与试验结果能更好地一致,能更真实地反映损伤的非线性累积过程。该累积模型考虑了损伤和应变的耦合作用以及平均应力、疲劳极限对其的影响,且物理意义明确,具有一定的实用价值。     

镁合金低周疲劳损伤演化模型探讨

通过铸造镁合金AZ91D和变形镁合金AZ31B室温环境应力控制的低周疲劳试验,基于连续损伤力学,选取平均应变的变化作为损伤变量,将镁合金的低周疲劳损伤演化划分为损伤初始阶段、损伤稳定阶段和循环末期的快速损伤阶段,各阶段的损伤分别以形核损伤、微裂纹损伤和主裂纹损伤为主。在此基础上建立了三阶段损伤模型和两阶段损伤模型,并用上述损伤模型进行了镁合金的低周疲劳损伤演化分析。研究结果表明:相对于经典的低周疲劳损伤模型,采用三阶段损伤模型和两阶段损伤模型所得损伤曲线与试验结果符合较好,能较好地反映镁合金低周疲劳损伤的演化过程。     

考虑裂尖疲劳损伤的材料疲劳裂纹扩展行为研究

基于低周疲劳Manson-Coffin关系,定义I型裂纹疲劳扩展区内关于应变幅的平均疲劳损伤参量,并结合Miner线性累积损伤理论,通过弹塑性有限元法实现材料疲劳裂纹扩展速率的预测模拟,同时也建立以显式理论公式来描述疲劳裂纹扩展速率规律的新型预测模型。在进行有限元模拟分析中借助裂尖单调塑性区平均疲劳损伤达到临界损伤即完成一次步进扩展的假定。在显式理论公式推导中采用裂尖循环塑性区平均疲劳损伤达到临界损伤即完成一次步进扩展的假定。以大型汽轮机转子材料Cr2Ni2MoV钢、航空材料TA12合金和304不锈钢材料为例,应用所提出的两种疲劳裂纹扩展速率预测方法对其进行预测,并同试验结果进行对比。对比分析表明,两种方法对材料的疲劳裂纹扩展速率行为预测均具有较高的模拟精度,而理论预测模型相比有限元模拟方法预测范围拓宽,预测精度更好,方便于根据包括材料手册的资料中低周疲劳Manson-Coffin试验关系来直接获取I型裂纹疲劳裂纹扩展速率表达式。     

广布疲劳损伤裂纹萌生问题研究

围绕广布疲劳损伤裂纹萌生问题研究了广布疲劳损伤裂纹萌生寿命与广布疲劳损伤出现时间的关系,以及MSD对裂纹萌生寿命的影响。给出了根据疲劳开裂情况确定的裂纹萌生寿命和损伤累积的修正计算方法,解决了MSD结构中细节疲劳裂纹萌生寿命计算问题同时计及了MSD对裂纹萌生的促进加速效果。     

TC4合金微动疲劳损伤研究

研究了TC4合金在柱面-平面接触务件下的微动疲劳行为，分析了其微动疲劳损伤机制。结果表明：在试验务件下，微动区边缘的损伤特征以粘着磨损为主，而微动区中部则以磨粒磨损和接触疲劳为主。疲劳裂纹易于在微动区．特别是在蚀坑处萌生和扩展。促使微动疲劳裂纹萌生的因素：一是法向应力和切向摩擦力引起的材料表层塑性变形，二是微动磨损破坏了材料的表面完整性，造成了缺口应力集中效应。     

基于疲劳性能的热损伤巴氏磁参数表征

通过对不同程度激光烧伤的4340M钢试样进行巴克豪森磁信号测试和旋转弯曲疲劳试验,获得了基于疲劳寿命缩减的热损伤程度磁参数评判指标。研究结果表明,烧伤区巴氏磁参量的变化量与疲劳寿命的缩减相对应,且这种变化量与低应力区寿命缩减的对应关系更为显著。同时,巴氏磁参量的变化量与疲劳强度缩减系数线性相关,表明巴氏磁参量的变化量不但能可靠表征热损伤的程度,而且能方便地预测热损伤后的疲劳强度。     

基寸电阻法的铝合金疲劳损伤表征

基于电阻法定义了表征铝合金构件疲劳损伤程度的损伤变量,并给出了铝合金疲劳损伤累积模型,以及基于电阻变化的疲劳剩余寿命预测公式。通过6A02铝合金疲劳试验,对得到的理论预测公式进行了验证。结果表明,基于电阻的损伤变量能够较好地反映出铝合金材料的疲劳损伤过程,理论预测模型对于铝合金材料高循环周次疲劳剩余寿命具有较高的预测精度,而对于低循环周次疲劳剩余寿命的预测能力有限。本文给出的模型具有一定的工程参考价值。     

安装架结构强度分析与疲劳损伤评估

为了保证安装架的结构刚强度以及各设备的可靠性,使其适应载机的过载、冲击、振动等环境条件,采用有限元方法对雷达安装架进行了结构强度分析和随机振动下的疲劳损伤评估.分析结果表明,安装架能够满足结构刚强度要求且不会发生疲劳破坏.同时,该研究结果可以为安装架的优化与减重设计提供重要的理论依据,其结构强度分析和疲劳损伤评估方法可以为今后类似的结构分析提供良好的借鉴与参考.     

恢复加热温度对疲劳损伤后累积寿命的影响

通过试验研究了恢复加热温度对45钢疲劳损伤后累积疲劳寿命的影响。结果表明：疲劳损伤后在不同的温度下加热时析出碳化物的尺寸、数量不同，亚结构不同，累积疲劳寿命也不同。600℃时析出的碳化物颗粒数量最多且弥散分布，累积疲劳寿命最高。     

两级加载下ST12点焊接头的疲劳累积损伤

近几十年来,关于点焊问题,国内外学者从焊接性、影响因素到拉伸疲劳特性等方面展开了大量试验及理论研究,进行了一些关于强度问题的理论研究分析。本文以承受拉剪作用的ST12点焊接头作为研究对象,通过两级加载试验,分析了载荷顺序、平均应力和过载效应等因素对电焊接头寿命的影响。     

16MnR材料应变疲劳损伤与能量的本构关系研究

介绍了国内外在研究应变疲劳损伤方面所取得的进展，指出了它们的适用范围和存在的不足并且用能量理论给出了损伤变量的新定义。通过实验导出了新损伤变量下的损伤本构方程和裂纹扩展速率公式，较好地反映出材料损伤破坏的物理本质。     

铝合金铆接件疲劳损伤的影响因素分析

铆接在航空等结构中的应用非常广泛,而疲劳损伤是影响其使用寿命的主要因素。在铆接件疲劳试验基础上,以有限元软件ANSYS Workbench为平台,分析了铆接件模型的应力状态,研究了铆钉排列位置、接触面摩擦系数、过盈量对构件应力场分布的影响,预测了疲劳裂纹可能萌生的位置;其研究结果为铆接件的抗疲劳设计提供参考。