用常规旋转疲劳试验方法求30Cr2MoV的界限应力强度因子幅度△Kth

一、前言界限应力强度因子幅度△K_(th)是材料疲劳裂纹扩张特性的一个重要参数。当外加应力强度幅度△K小于△K_(th)时裂纹不再发生扩张,并处于一稳定状态。因此如果将受有高周疲劳的结构设计成在裂纹尖端处的△K<△_(th),则带缺陷的结构就不会因受交变载荷发生疲劳裂纹扩展了。电站汽轮机转子每分钟旋转3000次,每年旋转1.5×10~9次,因此必须保证汽轮机转子在高速度旋转时在自重引起的交变载荷下,缺陷处的△K小于△K_(th)。为此必须准确     

带缺口构件疲劳寿命的研究进展

对带缺口构件疲劳寿命的构成、缺口疲劳裂纹萌生尺寸的定义、缺口疲劳寿命的局部应力估算方法、影响萌生寿命N1的主要因素、缺口疲劳寿命及锐缺口疲劳裂纹萌生寿命的研究现状等进行了简要综述,同时介绍了一种萌生寿命N1的新的表征参量△K/ρ(1/2),以及N1的估算方法.最后指出了控制缺口疲劳裂纹萌生寿命的主要参量以及它们之间存在...     

球墨铸铁疲劳裂纹萌生及扩展机制的探讨

用电子显微断口分析和裂纹扩展途径的金相观察,探讨了不同珠光体和铁素体相对量的球墨铸铁的疲劳断裂机制,特别是疲劳裂纹萌生及早期扩展机制。结果表明：疲劳裂纹容易在石墨球和基体之间的界面萌生和扩展,石墨球边及基体中的次生裂纹对da/dN的影响有两重性。在疲劳裂纹萌生及早期扩展阶段,铁素体基本以周期解理和细条纹为主,珠光体基体为渗碳体解理和铁素体片上的疲劳条纹,80%珠光体球铁为上两种机制的混合。疲劳裂纹早期扩展速度为△K (th)所控制,疲劳裂纹孕育期N 0为σ s和△K (th)所控制。光棒或钝缺口下的N 0主要取决于σ s,尖锐缺口试样的N 0主要取决于△K (th)。在疲劳裂纹稳定扩展阶段,铁素体为疲劳条纹,珠光体为条纹与解理,80%珠光体中牛眼铁素体为条纹和晶间断。疲劳条纹的宽度能反映da/dN的变化,但两者往往不一致。疲劳裂纹快速扩展为条纹与静断特征混合,快速扩展速率受K (1c)的大小所控制。     

高应力集中区中的疲劳裂纹扩展

本文对高应力集中区中疲劳裂纹扩展进行了研究,对两种材料的中心椭圆孔边裂纹板共6个试件进行了低周疲劳试验。为了减少参量计算引起的误差,首先给出了有限宽板中心椭圆孔边裂纹应力强度因子的计算公式,同时对弹塑性材料引入了大范围塑性区修正方法。为了考证公式和方法的正确性,进行了有限元计算。应力强度因子 K 和大范围塑性区修正形式的 K两者都被用作为相应的参量,结果表明:本文发展的大范围塑性修正形式的代表 J 积分的 K,对高应力区疲劳裂纹扩展是一个合适的参量。     

岸边集装箱装卸桥金属结构裂纹的诊断与控制

1断裂力学的裂纹扩展机理 断裂力学是研究具有初始缺陷的材料和结构强度的有力工具,它结合现代的无损探伤技术,能够克服传统研究方法中所表现出的弊端,如定量计入初始缺陷对疲劳寿命的影响,以裂纹的尺寸大小和裂纹的扩展速率作为结构损伤大小的判据,来判定剩余寿命和巡检周期等。裂纹尖端应力强度因子是这一方法的基础,在裂纹临界扩展阶段,当应力强度因子幅值△K小于门槛值△Kab时,裂纹扩展速率da／dN的对数和应力强度因子幅值△K的对数之间关系可用Paris公式描述。     

钢的强化结构及其抗断裂的性能

根据晶格缺陷的类型给出强化钢微观组织的各种机理的分类。讨论了不同种类强化结构的延性、硬度、压缩、位错性能等等之间的相互关系。定量地说明不同强化机理的特性附表。探讨了韧性和断裂韧性,并列出了控制韧性的因素。考虑到疲劳断裂的特性,分为破坏疲劳裂纹形成以及裂纹的扩展这几个阶段。也考虑到抗疲劳断裂的性能。根据不同的铁素体钢和马氏体钢给出了强化机理运用的实际例子。(1)铁素体钢:指出了高强     

15MnMoVN钢及焊件的裂纹扩展速率的实验研究

测定了15MnMoVN钢及其焊接接头的疲劳裂纹扩展速率。裂纹长度用断裂应变计电测测量,实验数据采用Paris公式dα/dN=C(△K)~2和dα/dN=B(△K-K_(th))~2两种不同的公式拟合,得出了裂纹扩展规律。分析比较了母材、焊缝和热影响区的疲劳裂纹扩展性能,还比较了15MnMoVN钢和15MnVN钢的疲劳扩展性能。     

论渗碳钢中残余压应力的作用

本文研究结果表明,渗碳钢淬火形成的残余压应力对提高疲劳强度、多次冲击抗力、疲劳断裂韧性、宏观疲劳裂纹萌生与扩展寿命,降低疲劳缺口敏感性,和疲劳载荷抑制脆性等均起着主要的作用。表层材料强度或硬度与残余应力的相关性在于高的表层材料强度或硬度能减小残余应力的衰减,有助于发挥残余应力对疲劳性能的有利作用。长期以来对渗碳钢中微观组织和残余压应力作用的含混看法得到了澄清。     

W6Mo5Cr4V2高速钢的组织与性能

本文通过改变热处理工艺研究了W6Mo5Cr4V2高速钢的组织与性能间的关系,试验结果表明:静弯强度、塑性和韧性主要取决于基体成份和硬度,未溶碳化物影响较小。疲劳裂纹扩展速率((da)/(dN))与未溶碳化物量有关,当疲劳裂纹尖端塑性区尺寸与未溶碳化物的平均自由程相近时,未溶碳化物促进疲劳裂纹的扩展。     

根据钢的拉伸性能估算疲劳裂纹扩展寿命

本文根据疲劳裂纹扩展研究的新进展,提出了一个新的疲劳裂纹扩展模型。据此,导出一个新的疲劳裂纹扩展表达式da/dN=B(△K-△K_(1h))~3,系数B是材料常数,可根据拉伸性能估算,从而揭示了da/dN与拉伸性能间的关系,为根据拉伸性能和△K_(th)之值估算钢的疲劳裂纹扩展寿命提供了可能。最后,本文给出了根据拉伸性能估算钢的疲劳裂纹扩展寿命的几个实例,从而检验了新公式的有效性。     

论高强度螺栓的材料及其强度问题

本文从高强度螺栓的服役条件出发论述了高强度螺栓选材的考虑因素。用低碳马氏体钢和中碳调质钢进行了静拉伸、偏斜拉伸、冲击韧性、疲劳强度和延迟断裂强度等试验。试验结果表明,与中碳调质钢相比,低碳马氏体钢的强度提高1/3以上,同时保持较高的塑性和韧性,螺栓的承载能力提高45～70%,而缺口偏斜敏感性并不显著升高;螺栓的疲劳强度与中碳钢调质态螺栓大体相同：低碳马氏体钢的延迟断裂敏感性比相同强度水平的40Cr钢小,并且在盐水和水中对延迟断裂是不敏感的。因此,选用低碳马氏体钢作高强度螺栓材料,不仅在综合机械性能方向有许多优点,而且其优良的工艺性能更是中碳钢不能比拟的。本文还进行了热处理前和后滚制螺纹对螺栓疲劳强度的影响试验,结果表明,热处后滚制螺纹可有效地提高螺栓的疲劳强度。根据本文的试验结果,作者对低碳马氏体螺栓钢的成分设计作了某些探讨。     

钢的回火与强度塑性的配合

淬火后回火是最常用的热处理工艺之一。然而,钢的强度与塑性常常随回火温度——时间参量的发言改变而向相反的方向变化。必须指出,这些强度与塑性值通常是由光滑试样单向拉力试验得来的,一个机械零件的实际承载能力或寿命往往既不单纯取决于材料的强度,也不单纯取决于塑性,而是根据服役条件决定于两者的合理配合。本文提供了几种结构钢淬火成为金属马氏体后回火对某些机械性能参量影响的研究结果。这些参量更接近于表征一些典型钢种的实际承载能力或服役寿命。它们包括：一次加载时的失效抗力：带有不同应力集中直至一个实际裂纹的极限拉伸强度,缺口敏感度,断裂韧性和冲击韧性。循环加载下的失效抗力：光滑与缺口试样的疲劳极限,过载持久寿命,重复冲击持久寿命,裂纹产生的应力循环次数及裂纹扩展速率。试验结果表明,几乎所有这些参量均在一定的回火温度下出现高峰、低谷或饱和拐点,它们反映了给定材料的强度与塑性之间的一种适当的配合关系,当服役条件改变时这些转折回火温度则向一定的方向转移,要求新的配合。从而为选择回火温度提供一些依据。通过回火转变的高压电镜薄膜透射研究,显示了不同回火温度下所发生的组织变化,为这些表征参量的变化提供了部分内在的联系数。     

材料特性对车轮疲劳强度的影响

研究材料非线性本构、非金属夹杂物、低温冲击功和断裂韧性对高速动车组车轮疲劳强度的影响。考虑弹塑性接触带钢轨车轮有限元分析模型,研究不同轮径下车轮轮辋应力分布规律。研究影响车轮疲劳强度的材料主要性能指标,研究夹杂物尺寸和许用应力、裂纹扩展门槛值的关系。研究断裂韧性和踏面剥离的关系、低温冲击功和车轮瞬间脆性破坏的关系。分析不同轮径和车轮疲劳强度的关系。     

Fretting fatigue life estimations based on fretting mechanisms

Generally the fretting fatigue S-N curve has two regions: one is the high cycle (low stress) region and the second is the low cycle (high stress) region. In a previous paper we introduced the fretting fatigue life estimation methods in high cycle region by considering the wear process; with this estimation method the fretting fatigue limit can be estimated to be the crack initiation limit at the contact edge. In this paper we estimate the low cycle fretting fatigue life based on a new critical distance theory, modified for a high stress region using ultimate tensile strength σ_B and fracture toughness K_IC. The critical distance for estimating low cycle fretting fatigue strength was calculated by interpolation of the critical distance on the fretting fatigue limit (estimated from σ_w0 and ΔK_th) with critical distance on static strength (estimated from σ_B and K_IC). By unifying this low cycle fretting fatigue life estimation method with the high cycle fretting fatigue life estimation method, which was presented in the previous paper, we can estimate the total fretting life easily. And to confirm the availability of this estimation method we perform the fretting fatigue test using Ni-Mo-V steel.     

优化组织球铁的力学性能及其微观断裂行为

根据球铁断裂过程中石墨及石墨-基体界面的微观力学行为,对球铁组织进行优化设计.以强相(马氏体)或强韧相(奥氏体-贝氏体组织)环包围石墨,基体组织为马氏体或奥氏体-贝氏体组织,加上适量的铁素体,并通过快速加热短时保温后淬火或等温淬火获得.实验结果表明,优化组织球铁具有很高的强韧性.采用扫描电镜动态拉伸观察优化组织球铁断裂过程,发现微裂纹在石墨-基体界面萌生并沿界面扩展,马氏体环或奥-贝环阻碍界面裂纹的萌生与扩展,基体中的硬相和软相分别提高球铁的强度和韧性,这些都有利于提高优化组织球铁的强韧性.     

精铸热锻模具钢的强韧性与早期脆断

通过精铸热锻模的应用及对失效形式、工况条件的分析和性能测试，探讨精铸热锻模具钢的强韧性与早期脆断的关系。结果表明，精铸热锻模早期脆性断裂往往是由于热处理不当和操作不合乎要求引发的内应力与显微裂纹等所致，精铸热锻模具钢低的冲击韧度不是导致早期脆性断裂的根本原因，通过材料和工艺的改进，精铸热锻模早期脆性断裂是可以避免的。     

止回阀焊缝安全评定研究

分析了复杂载荷条件下止回阀焊缝的应力分布,研究了焊接模拟试件的拉伸性能、冲击韧性、断裂韧性、疲劳性能、疲劳裂纹扩展速率和门槛值等性能,采用国际上应用的安全评定体系BS7910对止回阀环焊缝中存在的未熔合缺陷进行了安全评定。     

冲击疲劳试验在高铬铸铁研究中的应用

用自制的CJPL—01型冲击疲劳试验机对含铬20％的高铬铸铁进行小能量多次冲击疲劳特性研究，并测定其摆锤式冲击韧度、硬度和疲劳型磨料磨损性能。对试验数据进行回归分析，结果表明冲击疲劳性能可以较准确地反映出高铬铸铁韧性、硬度与疲劳型磨料磨损性能之间的关系。分析了冲击疲劳断口和摆锤式冲击断口，认为冲击疲劳性能不仅可以舞准确地衡量高铬铸铁的韧性，而且能够较好地体现脆性材料抵抗裂纹萌生和扩展的能力。     

回转窑液压挡轮的应力强度与疲劳断裂分析

运用有限元技术对一台大型沥青焦回转窑设备中发生断裂事故的液压挡轮部件进行强度失效分析及疲劳寿命估算.通过断口形貌分析和金相实验,得出失效机理为疲劳断裂的定性结论.利用Ansys软件建立挡轮的有限元模型,计算出应力和变形等一系列结果.在确定交变应力幅值及裂纹尖端应力强度因子的基础上,利用Paris公式预算含缺陷挡轮的疲劳寿命.在选材及造型设计上对挡轮提出改进方案,将韧性较差的铸钢材料替换为韧性较好的锻钢材料,并优化挡轮轮辐减重孔直径,提高挡轮的疲劳寿命,从而在强度及韧性上均达到最优.设计长期交变应力状态下的工件必须兼顾材料的强度、韧性及其造型优化,这一结论对各类动态承载机械零部件的设计均具有参考价值.