铝合金材料的疲劳行为研究进展

综述了铝合金材料的疲劳行为研究进展.介绍了铝合金材料的疲劳裂纹萌生机制和特性、裂纹扩展规律及其扩展阶段的研究进展,裂纹疲劳行为的影响因素和微观机制方面的最新研究进展,最后从裂纹萌生和扩展机制以及微观机制等方面提出了铝合金疲劳行为的研究趋势.     

航空铝合金弹塑性短疲劳裂纹扩展表征分析

铝合金短裂纹扩展行为与长裂纹扩展行为差别很大,而在铝合金结构中短裂纹阶段占据构件疲劳寿命的90%以上。通过对线弹性裂纹扩展模型进行修正,得到了改进后的弹塑性短裂纹模型,并利用LY12CZ铝合金材料进行验证性实验。结果表明:改进后的模型能够统一表征弹塑性短裂纹和线弹性长裂纹的扩展行为。这拓展了裂纹扩展行为的预测范围,对于铝合金构件的寿命预测和损伤容限评估具有重要的参考价值。     

LD2CS腐蚀疲劳裂纹扩展速率可靠性评估

LD2CS铝合金广泛应用于飞机结构中,在腐蚀与疲劳环境共同作用下,材料的使用寿命会大大降低。通过对预腐蚀LD2CS合金的研究,获得了一种基于可靠性的腐蚀裂纹扩展速率表达式,为预测铝合金构件的安全寿命提供依据。该表达式表明,即便在腐蚀条件下,铝合金裂纹扩展仍然存在门槛值,而且该门槛值会随着腐蚀损伤变化。     

铝合金压铸模热疲劳失效分析与解决方法

分析了热疲劳裂纹对铝合金压铸模寿命及压铸件质量的影响,讨论了热疲劳裂纹的产生与模具材料内部组织及热处理工艺的关系,通过实验得出了减少热疲劳裂纹产生的最佳热处理方案.     

7050铝合金盐雾腐蚀疲劳性能的研究

为了研究7050铝合金盐雾腐蚀后的疲劳性能,以不同表面处理和装配方式对7050铝合金进行了盐雾腐蚀试验,测试其疲劳寿命,采用DFR法和统计学中T检验法和F检验法分析处理所得疲劳寿命数据,利用光学显微镜和扫描电镜手段研究了盐雾腐蚀深度、断口形貌等腐蚀特征.研究结果表明:7050铝合金盐雾腐蚀试样的疲劳寿命显著降低,疲劳裂纹在腐蚀点处萌生;不同表面处理状态的7050铝合金与TC18接触时,不涂胶和不涂漆的腐蚀最为严重;7050铝合金阳极化后涂漆和涂胶是保护材料的有效措施.     

铝合金中的腐蚀疲劳裂纹扩展

提出一个新的腐蚀疲劳裂纹扩展公式，并利用铝合金的实验结果对其进行了验证。     

LY—12硬铝合金表面裂纹产生和发展

本文通过实验研究了ＬＹ—１２硬铝合金在单向拉伸疲劳载荷下表面裂纹形状的变化规律，由实验数据处理得到了适用于ＬＹ—１２硬铝合金材料疲劳寿命计算的关系式。研究表明，拉伸疲劳时表面裂纹扩展速率可用Ｐａｒｉｓ公式描述。     

6A02铝合金腐蚀疲劳断口分析

借助于扫描电镜以及能谱分析技术对预腐蚀6A02铝合金疲劳断口形貌进行了研究,分析了带有腐蚀损伤的6A02合金疲劳断口形貌以及合金中的Si,Mg等元素和腐蚀损伤对断裂过程的影响。结果表明其疲劳断口是以韧性为主的多源性断口;腐蚀损伤在试件表面形成的腐蚀坑使得材料局部弱化,成为新的裂纹萌生源;当合金中的Si,Mg元素含量能够完全形成强化相Mg2Si,而不出现单晶Si过剩相时,材料强度与塑性相匹配,能够提高材料的抗疲劳性能。     

7075铝合金搅拌摩擦焊焊接接头在3.5％NaCl溶液中的腐蚀疲劳断裂机理

本文研究了7075铝合金搅拌摩擦焊(FSW)焊接接头在3.5％NaCl溶液中的腐蚀疲劳断裂机理.研究发现,焊接接头的腐蚀疲劳裂纹萌生于焊核区(NZ)和热力影响区(TMAZ)交界处.多个裂纹源同时发展,并在扩展阶段沿NZ和TMAZ交界线融合成大裂纹.此外,不论是在腐蚀疲劳裂纹的萌生还是扩展阶段,腐蚀作用和循环荷载始终存在...     

海洋结构用钢的临界腐蚀疲劳试验研究

本文对两种新的高强度低合金钢在不同介质,阴极保护电位和载荷频率下的亚临界腐蚀疲劳特性进行了实验研究。实验得出了上述各因素对腐蚀疲劳裂纹扩展速率的影响结果,并对各因素影响裂纹扩展速率的原因进行了分析。     

Corrosion fatigue behavior of fastening hole structure and virtual crack propagation tests

The fatigue crack propagation behavior of the LY12CZ aluminum alloy fastener involving a central hole in air or in 3.5wt% NaC1 solution was investigated. The experimental results indicated that the corrosion fatigue crack growth rate decreased with the increasing loading frequency, and in a corrosive environment, the crack growth rate was slightly larger than that in air.Based on the experimental results, the virtual corrosion fatigue crack propagation tests were investigated and the stochastic process method and the AFGROW simulation method were presented. The normal process and lognormal process were considered for the stochastic process method based on the numerically fitted Paris equation. The distribution of crack size and the corresponding prob-abilistic model of crack length distribution for a given number of cycles can be found by integrating the stochastic process over time.Using the AFGROW software, the virtual simulation was carried out to analyze the corrosion fatigue crack growth behavior and the predicted crack growth curve was in good agreement with the experimental results.     

Corrosion damage evolution and residual strength of corroded aluminum alloys

The LY12CZ aluminum alloy specimens were corroded under the conditions of different test temperatures and exposure durations. After corrosion exposure, fatigue tests were performed. Scanning electron microscopy and optical microscope analyses on corrosion damage were carried out. The definition of surface corrosion damage ratio was provided to describe the extent of surface corrosion damage. On the basis of the measured data sets of the corrosion damage ratio, the probabilistic model of corrosion damage evolution was built. The corrosion damage decreased the fatigue life by a factor of about 1.25 to 2.38 and the prediction method of residual strength of the corroded structure was presented.     

索承式桥梁吊索钢丝腐蚀疲劳寿命评估

根据吊索镀锌钢丝腐蚀疲劳破坏特点,把镀锌钢丝腐蚀疲劳纹形成和扩展过程分解成镀锌层腐蚀失效、蚀坑萌生、蚀坑形成、短裂纹扩展、长裂纹扩展和断裂破坏等阶段,建立各阶段时间表达式,得到镀锌钢丝疲劳寿命表达式,提出基于断裂力学的吊索钢丝腐蚀疲劳寿命评估研究结果方法。通过算例分析复杂运营条件下腐蚀环境和应力幅等因素对吊索钢丝腐蚀疲劳寿命的影响,研究结果表明：吊索钢丝腐蚀疲劳寿命主要由钢丝镀锌层腐蚀、蚀坑发展和短裂纹扩展等3个阶段组成,为了准确地评估吊索腐蚀疲劳寿命,需要掌握大桥的运营环境和交通荷载。     

随焊锤击对LY12CZ焊接接头显微组织的影响

为克服冶金手段防止焊接热裂纹存在的不足,从力学角度出发,提出了随焊锤击的焊接新工艺,采用高热裂敏感性材料LY12CZ薄板作为研究对象,在自行研制的变拘束度试验夹具上进行焊接试验,并对不同工艺条件下焊接接头的显微组织进行了研究。试验结果表明：随焊锤击工艺能够有效地降低焊接热裂纹倾向,明显细化焊接接头部位的晶粒,大大改善LY12CZ焊接接头的显微组织,通过对焊件采用强拘束,减轻随焊锤击过程中溶池过分震荡现象,可以收到更好的试验效果。     

钢桥腐蚀-疲劳耦合计算模型及影响因素分析

为了研究钢桥在交通荷载和腐蚀环境共同作用下的疲劳性能,考虑钢桥腐蚀-疲劳耦合效应,建立有2个阶段的腐蚀-疲劳耦合计算模型. 在点蚀坑萌生阶段,考虑循环交通荷载对腐蚀过程的加速作用;在裂纹扩展阶段,引入裂纹扩展腐蚀加速因子,考虑腐蚀环境对裂纹扩展的影响. 对钢桥顶板和纵肋焊接节点的腐蚀疲劳寿命算例分析表明：考虑腐蚀-疲劳耦合作用的疲劳强度相对于疲劳试验、规范AASHTO、规范BS5400和不考虑腐蚀-疲劳耦合作用的情况,分别降低41.25%、28.80%、44.60%和10.90%. 对所建模型开展加载频率、腐蚀环境、腐蚀坑形貌特征等影响因素的比较研究,结果表明：随着加载频率的增加,焊接节点的腐蚀疲劳强度递增,当加载频率大于0.6 Hz时,焊接节点的腐蚀疲劳强度相近;随着腐蚀环境变强,腐蚀电流和腐蚀速率逐渐增大;腐蚀疲劳强度随着腐蚀坑形貌特征的增大而增大.     

Analysis of the stress intensity factor of welded joints under prior corrosion and complex stress fields

Taking cruciform welded joints under different corrosion degrees, together with 45° inclined angle and full penetration load-carrying fillet, as the research object, the stress intensity factor of a quarter-circular corner crack of welded joints is calculated based on FRANC3D with ABAQUS. Effects of different corrosion pit sizes, crack aspect ratios, and crack depths on stress intensity factor are analyzed. The results show that pit depth plays a major role in stress intensity factor, while the effect of pit radius is relatively small. The cracking modes of the surface and the deepest point are mode I, and mixed modes I and II, respectively. Effects of pit depths, crack aspect ratios, and crack depths on the stress intensity factor at the surface point are greater than at the deepest point.

     

硫化氢腐蚀疲劳环境中高压气瓶临界裂纹尺寸计算

针对当前高压天然气瓶缺乏“检验与评价标准”的现状,按照断裂力学与概率统计理论,从H2S应力腐蚀角度出发,在符合实际工况的中等质量分数的H2S溶液、6．7μHz超低周频率下进行了系列试验,得到了腐蚀疲劳裂纹扩展速率dα／dN-△K的数学表达式．用逆推方法,在综合考虑H2S应力腐蚀下的极限裂纹尺寸、腐蚀疲劳环境中的裂纹扩展量、实验数据的随机性与可靠度、不同检验周期实用性的基础上,定量给出了多种检验周期下气瓶初始最大允许裂纹尺寸,绘制了裂纹评定图,为制定气瓶的检验周期及进行寿命评估提供了实验依据．     

耳片型材试样的孔边激光辐照及 N_f～Q曲线

对某机型机身框与地板梁连接接头（耳片）的ＬＹ１２ＣＺ型材试样的中心孔进行了激光辐照处理,并作了疲劳对比实验,还对疲劳寿命Ｎｆ与激光辐照的比能量Ｑ值进行了研究。     

材料低周疲劳中循环强化或循环软化的新描述

本文通过大量的ＬＹ１２ＣＺ铝合金、退火４０ＣｒＮｉＭｏＡ合金钢和ＢＨＷ３５压力容器钢三种不具有循环稳定特性的材料进行低周疲劳试验，提出了循环强化因子Ｈ（或循环软化因子）的概念，从而既能定量地又能统一地描述疲劳中的循环强化和循环软化特性．     

弹塑性裂纹扩展的裂尖参数研究

在铝合金材料平面应力CT型试件裂纹的稳定扩展和动态塑性的低速裂纹扩展实验的基础上,利用有限元分析获得了弹塑性裂纹扩展尖端的裂尖参数,对高速冲击载荷作用下的裂尖响应作了数值模拟和探讨。通过3种不同载荷状态下的计算,在获得裂尖场分布的同时,发现三轴应力约束仅与试件几何和加载方式有关,并且三轴应力约束参数在裂尖前方相当长一段距离内保持恒值。通过与增量的积分参数T