提高焊接构件疲劳寿命的方法──止裂孔机理探讨

在裂纹前沿钻止裂孔能有效控制裂纹扩展．作者对用上述方法提高焊接构件疲劳寿命作了理论分析，实验结果令人满意．     

复合型裂纹疲劳扩展的新准则

把最近提出的及计材料拉压屈服强度不同对材料断裂影响的复合型裂纹断裂准则扩充到疲劳裂纹扩展的情况，建立了一个新的复合型裂纹疲劳扩展准则，进而将位移不连续法(一种边界元方法)和本文提出的复合型裂纹疲劳扩展准则结合在一起，用于数值模拟复合型裂纹疲劳扩展过程．对中心斜裂纹板的疲劳扩展的数值模拟结果揭示了材料拉压屈服强度不同对复合型裂纹疲劳扩展的影响。     

铁素体—珠光体钢中的疲劳裂纹扩展行为

在扫描电镜下对两种铁素体－珠光体钢中的低周疲劳裂纹扩展进行了动态原位观察，发现疲劳裂纹只在铁素体中扩展，而珠光体晶团阻碍其扩展，提出疲劳裂纹扩展的形态及方式与材料的疲劳裂纹扩展阻力之间存在着一定的关系。     

镁合金疲劳行为的研究现状及展望

简要介绍了镁合金在疲劳加载条件下的循环应力响应行为、疲劳裂纹萌生与扩展行为以及疲劳断裂的微观特征，分析了镁合金的显微组织、冶金和表面状态等材料内在因素以及环境、温度等外部因素对镁合金的疲劳强度、疲劳寿命、疲劳裂纹扩展速率的影响规律，指出了机械抛光、喷丸处理、表面滚压等表面机械加工方法以及适当的热处理均可有效地提高镁合金的疲劳强度和疲劳寿命．此外，也对镁合金疲劳行为的未来研究方向和发展趋势进行了展望．     

第二相对GH33A合金疲劳和蠕变交互作用机制的影响

本文研究了第二相对GH33A合金在700℃下,疲劳和蠕变交互作用行为的影响。结果表明,晶界第二相的大小及粒子间距对晶界损伤方式有着很大影响。细小紧密链状分布的晶界第二相,将导致晶界损伤为W型蠕变裂纹。从而使疲劳主裂纹与其前沿的W型裂纹连接扩展成为疲劳蠕变交互作用的主要方式。反之,粗大稀疏的晶界第二相,将使R型蠕变空洞成为其主要晶界损伤方式,也就决定了其疲劳和蠕变交互作用机制主要是主裂纹与其前沿空洞连接扩展。并给出了疲劳裂纹与其前沿R型空洞连接扩展的临界条件:K_L~I≥4αEσ_s(λ-p)。     

基于闭合的疲劳裂纹全寿命估算模型

在工程实际中,以往对元件和构件的疲劳全寿命计算,往往是将整个疲劳寿命分成裂纹形成寿命和裂纹扩展寿命２个阶段来考虑的,由于在选择初始裂纹长度这一问题上的不一致,因此得到的有很大的差别。本建立了一种简要易行的疲劳裂纹全寿命估算模型,这对解决工程实际问题具有一定的现实意义。     

预应变及超载对疲劳裂纹扩展的影响

考察了国产 18MnHP钢材预先塑性应变对疲劳裂纹扩展的影响 ,研究了国产 18MnHP钢材和国产LY11—CZ铝合金单峰超载所引起的疲劳裂纹扩展的延迟阻碍现象。通过实验结果分析可知 :①单调预拉塑性应变对疲劳裂纹扩展速率无影响 ;②预先拉压循环塑性应变导致对疲劳裂纹扩展速率的提高 ,是由循环塑性应变造成损伤所引起的 ;③超载后裂尖前沿材料的应变硬化不是导致延迟阻碍现象产生的原因 ,而宜用裂纹闭合效应来解释延迟阻碍现象。     

基于应变监控数据的金属结构疲劳裂纹量化模型研究

实时获取金属结构的疲劳裂纹长度是开展飞机单机寿命监控和剩余寿命估算的基础。采用深度学习方法，提出了一种基于应变监控数据的金属结构疲劳裂纹长度预测模型，通过构造循环对抗网络模型、裂纹尺寸的分类模型和裂纹长度的量化模型，分别实现了含裂纹结构的应变试验数据与有限元模型数据的映射、裂纹尺寸范围的准确分类、裂纹长度的精确量化。将上述方法应用于中心带孔金属板在随机载荷谱下的疲劳裂纹监测，有效实现了疲劳裂纹长度的实时预测。与试验结果对比表明，单孔板的孔边疲劳裂纹长度预测误差小于1 mm,满足工程实际的需求。     

16Mn刚低温疲劳裂纹起始寿命的定量预测

本文研究了16Mn钢的低温疲劳裂纹起始，并力图提出可定量预测低碳低合金钢低温疲劳裂纹起始寿命的新方法，根据本文的研究结果，代温疲劳裂纹起始寿命可由拉伸性能进行估算，并且不需要任何低温疲劳试验和附加的经验修正。     

基于病毒特征短疲劳裂纹群体行为的统计相似性

短疲劳裂纹群体行为描述的BP网络(Back-propagation network)法和金属疲劳复效的瞬态能量输入法是应用生命科学进行材料疲劳损伤描述的重要研究方法．结合材料损伤和病毒学的相关研究成果，指出疲劳短裂纹和病毒在微观形态，生长环境，以及演化过程各阶段上具有相似性，提出基于病毒特征短疲劳裂纹群体行为统计相似性研究策略包括机理建模、裂纹遗传特征和材料免疫应答研究．     

不可检结构可靠性分析

航空器中总存在有不可检测结构，这些结构在使用中，无法进行检测，一般也不进行维修．本文给出了这种不可检结构的可靠性分析模型，该模型充分考虑了裂纹扩展等各种随机因素的分散性     

Q345圆钢杆的疲劳破坏模型

为研究结构钢圆杆的疲劳破坏模型,以结构钢的椭球面断裂模型为开裂判据,由结构钢圆杆疲劳裂纹的裂尖真实应力场,计算出结构钢圆杆疲劳裂纹的失稳扩展面积、稳定扩展面积和稳定扩展长度.基于结构钢疲劳裂纹随加载次数加速扩展的试验事实,假定结构钢圆杆的疲劳裂纹稳定扩展速率是循环加载次数的单调递增幂函数,即双对数坐标系下结构钢圆杆的疲劳裂纹稳定扩展速率和循环加载次数为单调递增线性函数,积分后得到结构钢圆杆的疲劳裂纹稳定扩展长度和疲劳寿命间的函数表达式,导出结构钢圆杆的疲劳破坏模型.建议的结构钢圆杆的疲劳破坏模型表明,结构钢圆杆的疲劳寿命是名义最大应力、相对应力幅、初始裂纹位置和初始裂纹长度的复杂函数,不能简单化为仅是应力幅的函数.对Q345B圆钢杆进行了常幅循环应力疲劳试验,结果表明,Q345B圆钢杆的疲劳寿命随相对应力幅和名义最大应力的增加而降低.根据Q345B圆钢杆的疲劳试验结果,标定了其疲劳破坏模型参数,验证了建议的疲劳破坏模型精度.     

随机载荷加载下疲劳裂纹扩展速度的一种计算方法

为了揭示出随机载荷加载下,疲劳裂纹扩展速度的规律,利用临界平面方法,把多轴随机载荷等效为单轴随机载荷,并进而简化为单轴多级恒幅载荷谱,然后利用恒幅疲劳裂纹扩展的速度公式,计算裂纹的总增加量,推导出随机载荷加载下疲劳裂纹扩展速度的计算公式。通过对试件的疲劳寿命预测,验证了该公式的正确性。     

破损舰体结构疲劳裂纹扩展试验研究

针对破损舰船的疲劳寿命问题,采用预制缺口的疲劳试样模拟破损舰体结构,利用液压伺服疲劳试验机对舰用疲劳试样进行了拉伸疲劳试验,研究了平板和加筋板预制缺口疲劳试样在拉伸疲劳载荷作用下的裂纹扩展规律,确定了不同疲劳应力幅值作用下疲劳试样裂纹开裂的临界疲劳次数,得出了裂纹长度、疲劳载荷循环次数和疲劳应力幅值之间的拟合关系式,并与高频疲劳试验进行了比较.试验结果对预报破损舰船在波浪中航行时的裂纹扩展情况有重要参考价值.     

压弯组合应力下高强钢表面裂纹

分析了压应力对表面裂纹应力强度因子的影响,给出了压力影响修正系和压弯组合应力作用下表面裂纺形貌变化的统一表达式,提出用焊接角度板和轴向加载获得压弯组合应力来模拟潜艇耐压壳锥－柱焊接结合区的应力特征的实验方法,用980高强钢作试件,对压弯组合应力作用下的表面裂纹的疲劳行为进行了实验研究,描述了压弯疲劳载荷下面的裂纹形貌变化。     

机械构件随机疲劳寿命的一种计算方法

利用裂纹扩展速率的Ｐａｒｉｓ公式,将应力幅值Ｓｒ和材料参数Ｃ作为随机变量,应用概率中心极限定理推导出在随机载荷作用下构件的裂纹长度和疲劳寿命的概率密度函数．在此基础上得出构件的疲劳可靠度．     

X60在硫化氢环境下疲劳裂纹扩展速率研究

采用中心裂纹板试样及TS4-12MC电阻测量片测定了X60材料埋弧焊焊缝在空气和不同浓度H2S水溶液环境下的腐蚀疲劳裂纹扩展速率。由于疲劳过程的复杂性,试样工作区域又在焊缝处,所以试验的最终结果具有一定分散性。试验结果表明,H2S水溶液环境下的疲劳裂纹扩展速率明显比空气中的快,并且有随着H2S溶液浓度增加而变快的趋势。     

随机载荷谱下裂纹扩展统计特性研究

针对随机载荷谱下裂纹扩展的随机性和分散性,本文在确定性断裂力学基础上,应用概率断裂力学(PFN)方法研究随机载荷谱下裂纹扩展的分散性.考虑随机载荷谱下裂纹扩展分析特点,发展描述裂纹随机扩展统计特性的模型.通过与大子样试验结果对比,表明该模型可较好地反映裂纹扩展的统计特性.只要相应参量的分布特性已知,该模型亦可较方便地应用于工程实际.     

高应力水平下表面裂纹疲劳扩展规律的实验研究

多次错误操作或水锤现象等可能引起结构部件承受高应力水平下的疲劳载荷作用。在前人的研究工作中，含表面裂纹板疲劳试验的远场应力水平绝大多数不超过０．６σｙ，。本文通过应力水平为０．８５～０．９５σｙ，的１６ＭｎＲ钢合表面裂纹板的疲劳实验研究，来回答在Ｐａｒｉｓ、Ｃｈｅｌｌ（考虑最大应力的影响）和Ｆｏｒｅｍａｎ（考虑平均应力的影响）等公式中，在这样高的应力水平下究竟哪一个模型更适合描述表面裂纹疲劳扩展速率。实验结果分析表明：对于高韧性材料而言，即使在接近屈服的高应力水平下，Ｐａｒｉｓ公式仍不失为诸多应力疲劳扩展速率描述公式中最有效的。此外，还仔细观察了表面裂纹疲劳扩展的客观几何形貌和微观断裂特征。