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     

7475铝合金与TC18钛合金接触腐蚀研究

为了研究7475铝合金接触腐蚀性能,测定了7475铝合金和TC18钛合金组成的电偶对的电偶电流,利用扫描电镜和光学显微镜对腐蚀表面形貌和深度进行分析,研究了7475铝合金和TC18钛合金在使用中接触时产生电偶腐蚀的敏感性.结果表明:7475铝合金不同表面处理状态与TC18接触时,7475铝合金与TC18接触腐蚀严重,电偶腐蚀的敏感性为C级.7475阳极化与TC18阳极化处理后接触腐蚀敏感性降低,电偶腐蚀的敏感性为A级,对7475阳极化后进行涂漆可进一步降低电偶腐蚀电流.     

Sb和Bi元素对铸造铝铜合金抗热裂性能的影响

用ZXD－3型合金铸造性能多功能测试仪及MARY－10013型扫描电镜、NEOFT－30金相显微镜，通过在Al-4.5％Cu合金中添加微量的Sb或Bi，绘制出热裂应力及断裂温度与Sb及Bi含量的关系曲线。据此，对Al-Cu合金的热裂倾向进行了分析研究。结果：表明，添加Sb或Bi后，可分别使合金的热裂抗力提高2．21和2．68倍；微量合金化元素Sb的适宜加入量不大于0．03％，Bi的适宜加入范围为（0．05－0．12）%。     

晶界损伤对裂尖应力场的影响分析

以奥氏体钢低应力脆断微观组织特征为基础,提出了晶界损伤的分析模型;采用有限元方法分析了裂尖邻域里微观组织晶界上杂质、孔洞对宏观裂纹裂尖应力集中情况的影响;建立了晶界损伤对裂尖应力集中系数影响的等势图,分析结果与实验观测结果基本一致．     

海洋大气环境下7475铝合金的疲劳寿命及断裂机理

为了研究海洋大气腐蚀条件下7475铝合金疲劳寿命及疲劳断裂机理.对不同表面处理的7475铝合金试样在海南暴晒1年,测定对比试样和经1年暴晒试样的疲劳寿命.对疲劳断口形貌进行扫描电子显微镜观察,分析了海洋大气腐蚀对7475铝合金疲劳寿命的影响程度及疲劳断裂机理.试验结果表明:7475铝合金经海南海洋大气环境暴晒1年后,其疲劳寿命下降了一个数量级,表面涂漆试样寿命高于不涂漆试样的寿命,不涂漆的7475铝合金表面出现明显的点蚀,降低疲劳寿命;7475铝合金经硼硫酸阳极化后涂漆,一定程度上可防止其在海洋大气环境中的腐蚀.     

裂尖损伤对弹塑性断裂特征量的影响

依据Lemaitre损伤演化模型，建立了裂尖塑性区内损伤材料的损伤演化，并对金属材料裂纹尖端损伤以及弹塑性断裂有关特征量的影响进行了分析．     

晶界损伤对裂尖应力场的影响分析

以奥氏体钢低应力脆断微观组织特征为基础,提出了晶界损伤的分析模型;采用有限元方法分析了裂尖邻域里微观组织晶界上杂质、孔洞对宏观裂纹裂尖应力集中情况的影响;建立了晶界损伤对裂尖应力集中系数影响的等势图,分析结果与实验观测结果基本一致.     

裂纹深度对裂尖应力分布及韧性的影响

对Ｃ－Ｍｎ钢不同裂纹深度试样的有限元分析及力学实验的结果表明，在未出现延性裂纹的下转变区（－１００℃），临界ＣＯＤ值δｃ随裂深度的增加而降低，在相同裂尖张开值时，浅裂纹端的三轴应力度明显低于深裂纹，表面为δｃ明显依赖于三轴应力度。解理的临界阶段和为第二要尺寸的微裂纹向周围基体扩展的应力控制过程。为例裂端主应力提升至相同水平（δｆ），浅裂纹需要更大的裂尖张开值，这是浅裂纹试相具有较高韧性的内在原因。     

复合型裂纹张开位移和裂尖附近塑性区域的有限元分析

用ＣＡＤ技术和Ｃ语言知识，对受双向载荷含Ｉ－Ⅱ复合型裂纹十字形板进行了计算机自动划分有限单元体网格并生成数据文件，采用四边形八节点等参数对含Ｉ－Ⅱ复合型裂纹十字形板进行了弹塑性有限元分析，获得了裂尖附近塑性区形状。弹塑性有限元法计算的裂纹面张开位移与试验结果相吻合。     

单元类型对疲劳裂纹二维弹塑性有限元模型的影响

用弹塑性有限元方法,以较少的单元建立模拟循环载荷下高强铝合金疲劳裂纹扩展的二维模型,计算塑性区尺寸、裂尖应力场及位移场等裂尖参数的有限元结果,与断裂力学和弹塑性力学公式计算的理论值进行比较,利用ABAQUS软件,分析不同单元类型对裂尖参数的影响,确定不同条件下计算精度较高的单元类型。     

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.     

铝合金应力腐蚀裂纹内的电化学行为

研究了LC4铝合金在3.5%Nacl水溶液中，应力腐蚀裂纹尖端区域与内部其它各样块之间，裂纹尖端区域与外自由表面之间电流随时间的变化，结果表明；活化与纯化是LC4铝合金应力腐蚀裂纹尖端的电化学特征，裂纹尖端反应速度主要取决于裂纹尖端自身微电池的作用。     

6005铝合金搭接接头组织及疲劳性能研究

采用熔化极惰性气体保护(MIG)焊对6005铝合金进行搭接焊接试验.对焊接接头进行微观组织观察和显微硬度测试,结果显示,熔合区出现联生结晶特点,焊缝中心以等轴晶为主,热影响区(HAZ)晶粒发生严重粗化,焊缝区的维氏硬度(HV)为64.5,母材区为89.6,接头出现明显软化区.在疲劳性能测试中焊接接头疲劳强度只有母材的2...     

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.     

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.     

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.     

不同应力比下SiCp/Al复合材料疲劳裂纹扩展行为

为了研究应力比对SiC颗粒增强铝基复合材料疲劳性能的影响,采用真空液态搅拌法制备了SiCp/Al复合材料,并对CT试样循环加载测定其裂纹扩展曲线.研究了三种不同应力比下的裂纹扩展行为,结果表明:随着应力比R增大,疲劳裂纹扩展速率da/dN降低.疲劳裂纹的断口形貌塑性断裂越明显,裂纹尖端塑性区增大,裂纹尖端钝化越显著,二次裂纹数量增加.     

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.     

High-temperature fatigue crack propagation study of superalloy GH4169 by single-lens 3D digital image correlation

The characterization of fatigue crack propagation behavior is crucial for performance and reliability evaluation of aerospace materials. In this study, high-temperature (maximum: 650°C) fatigue crack propagation experiments of Ni-based superalloy GH4169 were conducted. The bi-prism-based single-lens 3D digital image correlation (BSL 3D DIC) technique was used to in-situ measure the displacement and strain fields near fatigue crack tip. Based on the deformation information, the mode I stress intensity factor range ΔK and the crack opening displacement (COD) were determined for characterizing the crack closure effect. As the major fatigue crack growth model, the parameters of modified Paris’ law were obtained based on the effective stress intensity factor range ΔKeff and the fatigue crack propagation rate (FCPR). Additionally, two kinds of J integrals, JP (path integral method) and JK (stress intensity factor K method), were used to evaluate the small-scale yielding approximation.