中碳贝氏体支承辊钢低应力牵引滚动接触下的疲劳短裂纹行为

研究了中碳贝氏体支承辊钢在低应力、水润滑和牵引滚动条件下的接触疲劳裂纹萌生与扩展特征,发现了表面起源的垂直短裂纹和棘齿短裂纹．疲劳10^4cyc时,垂直短裂纹就在接触表面大量出现,且在萌生后立即进行高速初始扩展,其后绝大多数停止长大;棘齿短裂纹出现较晚．两种短裂纹长大到一定深度时均停止扩展．在疲劳失效寿命的70％-80％时,垂直短裂纹恢复扩展,并随即加速长大．几乎同时,两种短裂纹在亚表层以转折的方式重新扩展．在表面损伤出现之前,两种短裂纹的萌生和扩展行为始终局限在近表面薄层内．     

ZG42CrMo缩松区疲劳裂纹的偏析和微裂纹的形成

测定了ＺＧ４２ＣｒＭｏ高周疲劳裂纹扩展速率，对疲劳裂纹扩展过程进行了金相追踪观察．用ＥＰＭ研究了缩松及其表面微裂纹和硫化物的形态．用ＴＥＭ研究了裂纹顶端位错组态和滑移特征．讨论了缩松对裂纹捕获和偏折对疲劳裂纹扩展的双重影响及微裂纹萌生的可能机制．     

夹杂物对超高强度钢低周疲劳裂纹萌生及扩展影响的原位观测

采用扫描电镜原位观测了数微米大小夹杂物对超高强度钢疲劳裂纹萌生及扩展的影响,并用有限元法解释了夹杂物尺寸和形状对疲劳裂纹萌生及初期扩展的影响程度,得到了超高强度钢低周疲劳裂纹萌生与扩展特性和夹杂物对疲劳破坏的关键尺寸的估计值．同时,讨论了现行实验方法对确定铁基材料裂纹扩展速率的作用．     

恒应力下BaTiO3单晶压痕裂纹的滞后扩展和畴变

原位研究了残余应力和外加应力导致BaTiO3单晶压痕裂纹在湿空气和水中的滞后扩展及畴变．结果表明；很小的外应力就可使压痕裂纹扩展，裂尖的应力场强度因子KI=0．242σ√c＋0．0117d√YP／c^3／2．残余应力能使卸载压痕裂纹在湿空气和水中滞后扩展并使裂纹所围的畴变区增大．在水中外加恒应力，经过一定时间后畴变区先增大，然后才导致裂纹滞后扩展．     

珠光体裂纹萌生与扩展的TEM原位观察

在透射电镜中进行动态拉伸原位观察珠光体裂纹萌生与扩展的微观过程。结果表明：珠光体裂纹萌生与扩展方式取决于珠光体层片和拉伸轴的位向关系。当珠光体层片平行于拉伸轴时，裂纹在渗碳体和铁素体中交替萌生，垂直于层片扩展；当珠光体层片垂直于拉伸轴时，裂纹在铁素体中萌生，平行于层片扩展；当珠光体层片与拉伸轴斜交时，裂纹通过渗碳体和铁素体交替断裂而扩展；裂纹也可以在珠光体团边界萌生和扩展。     

TiC／Ti复合材料动态拉伸的裂纹形成及扩展机制

采用熔铸法制备的原位自生TiC／Ti复合材料，在SEM中静载动态拉伸，原位观察和研究了裂纹的萌生及扩展机制。结果表明，TiC颗粒表面及应力集中处最容易萌生微裂纹；在不同位置萌生的微裂纹中，处于有利位向的微裂纹不断扩展，并与周围的裂纹连接形成主裂纹；主裂纹扩展主要是通过自身扩展与周围的裂纹连接相结合的方式进行，当裂纹扩展受阻时，裂纹前方颗粒处形成新的裂纹或基体中形成塑性坑，并通过扩展相互连接；裂纹扩展到一定程度后，试样全面失稳而迅速断裂。根据试验观察与分析建立了裂纹萌生与扩展模型。     

DZ125高温合金超高周疲劳裂纹萌生与扩展

裂纹的萌生与扩展是研究合金材料超高周疲劳行为的重要方面。本研究分析与探讨了温度和表面状态对DZ125合金的超高周疲劳裂纹萌生与扩展特征的影响。不同温度下,DZ125合金的超高周疲劳裂纹萌生位置和扩展方式不同。室温下,裂纹均沿表面起源,裂纹扩展以拉伸模式为主;700℃下,裂纹均沿亚表面起源,裂纹扩展以剪切模式为主。室温下,DZ125合金经激光冲击处理前后的超高周疲劳裂纹萌生位置和扩展方式均存在差异。经过激光冲击处理后,裂纹萌生于合金的内部孔洞缺陷,裂纹扩展完全以剪切模式进行。     

基于XFEM的焊接结构裂纹萌生扩展仿真研究

为研究焊接结构裂纹的萌生扩展,利用ABAQUS软件建立4种不同焊趾倒角的焊接十字接头模型,采用扩展有限元单元法(XFEM),在不预置裂纹的情况下,网格类型分别设置为平面应力状态和平面应变状态,进行裂纹萌生扩展模拟。结果表明:在平面应变状态下,裂纹更容易萌生扩展,焊趾倒角对裂纹的萌生位置和扩展路径存在影响。     

ZG42CrMo缩松区疲劳裂纹的偏折和微裂纹的形成

测定了ＺＧ４２ＣｒＭｏ高周疲劳裂纹扩展速度率，对疲劳裂纹扩展过程进行了金相追踪观察，用ＥＰＭ研究了缩松及其表面微裂纹和硫化物的形态，用ＴＥＭ研究了裂纹顶端位错组态和滑移特征。讨论了缩松对裂纹捕获和偏折对疲劳裂纹扩展的双重影响及微裂纹萌生的可能机制。     

高铌TiAl合金在疲劳蠕变作用下的裂纹萌生及扩展

利用SEM原位观察技术研究了近片层Ti-45Al-8Nb-0.2W-0.2B-0.1Y合金在750℃疲劳蠕变交互作用下的裂纹萌生及扩展行为,循环实验采用在最大拉应力保载的梯形波.结果表明,裂纹主要在片层团界面萌生,裂纹萌生方式包括蠕变空洞和疲劳微裂纹.片层团界面处的微裂纹先通过吞并蠕变空洞或在裂纹尖端应力集中作用下沿片层团界面进行扩展,然后相互连接长大;当裂纹扩展受到不同取向的片层团界面阻碍时,受阻的裂纹开始沿试样厚度方向扩展,且附近伴随出现垂直于载荷方向的微裂纹;最终受阻的裂纹相互连接直至合金断裂.将实验结果与该合金在相同条件下疲劳变形和蠕变变形的原位观察结果进行了比较.结合实验结果建立了高铌TiAl合金在疲劳蠕变交互作用下裂纹萌生及扩展示意模型.     

腐蚀疲劳裂尖材料损伤研究

金属环境断裂过程依赖于材料,应力与介质参数间的复杂交互作用,这些交互作用的澄清是实现材料断裂控制的重要基础,而裂纹尖端单元损伤过程的研究则是联接微观机制与宏观断裂规律的桥梁。通过对钝化和活化典型腐蚀体系下恒速长大腐蚀疲劳裂纹受力学与电化学参数扰动后的扩展动力学响应规律的系统研究,并结合多种其它分析手段,考察了不同腐蚀因素对裂尖材料的损伤作用机制。在实验基础上,对腐蚀导致裂纹闭合变化,裂纹扩展过载延     

DUCTILE CRACK INITIATION AND STEADY-STATE PROPAGATION OF HIGH STRENGTH STRUCTURAL STEEL

The resistance to crack propagation at earlier stage for a high strength structural steel withcertain ductility and its correlation to microstructures,stress states,deformation history andstrain characteristics have been investigated.The resistance to crack propagation is mainly de-termined by the plastic constrain ahead of the crack tip,the elastic energy and plastic workabsorbed in the stress-strain field.These are connected with the state function of triaxialstress.The deformation history and strain characteristic during deformation of material aredescribed by the flow line in which the deformation history and strain characteristic restrainthe crack initiation at stage Ⅱ and the crack propagation at stage Ⅲ.The strain hardeningrate may sensitively reflect the stress distribution and micro-fracture mechanism in the interi-or of material.     

高强度结构钢的韧性启裂和稳态扩展

研究了具有一定韧度的高强度结构钢裂纹早期扩展阻力与材料的微观组织结构、应力状态、变形历史和应变特性之间的关系。结果表明:裂纹扩展阻力(指J_R阻力曲线中的J_i和dJ/da)主要决定于裂纹尖端的塑性约束程度和应力应变场中消耗的弹性能和塑性功。这与三轴应力状态函数σ_mσ~(1/2)有关。材料的流变曲线描述了形变过程中的变形历史和应变特性,有明显的阶段性,其中第Ⅱ阶段的变形历史和应变特性制约着裂纹的启裂过程,第Ⅲ阶段的变形历史和应变特性制约着裂纹的扩展过程。应变硬化率dσ/dε可以敏感地反映出材料内部的应力分布和微观断裂机制。     

金属材料在循环载荷下塑性变形传播对疲劳性能的影响

对疲劳裂纹萌生寿命和扩展速率的研究表明，４０Ｃｒ钢调质和正火态存在加载频率效应，而１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ钢固溶处理态未发现加载频率效应。引起加载频率效应的实质是，随加载频率不断提高，金属材料塑性变形传播速度不断减小，从而改变塑性区特性。     

EFFECT OF CRACK CLOSURE ON SLOW PROPAGATION IN DUAL-PHASE STEEL

The effect of ferrite content in ferrite-martensite dual-phase steel on the initiation and prop-agation of fatigue crack and the plastic deformation at crack tip has been studied.In the rangeof ferrite content from 24.2 to 41.5％,the optimum seems to be 33.8％,of which the crack ini-tiation will be prolonged,the threshold value increased,the propagation rate decreased and theclosure stress intensity factor increased.As the propagation force is described by effectivestress intensity factor,three steels with various ferrite contents will show the same propagationbehaviour on da/dN vs △ K_(eff)curve.It is shown that the closure effect increases with thedecrease in △K at the fatigue crack tip.When △K equals to △K_(th),the closure effect reachesa maximum value of0.7 in a dual-phase steel with 33.8％ferrite.     

In situ investigation of the effect of Hydrogen on the plastic deformation ahead of the crack trip and the crack propagation for 0.15C-1.5Mn-0.17V-0.012N steel

The influence of hydrogen on the deformation ahead of the crack tip and the crack propagation were observed and studied in situ under transmission electron microscopy with dynamic tensile deformation for bridge steel. The results show that hydrogen can promote local plastic deformation ahead of the crack tip and change the mode of crack propagation so that the crack will propagate in a zigzag path.     

TiAl裂纹形核和塑性变形关系的研究

对层状结构ＴｉＡｌ在扫描电镜中原位拉伸,发现裂纹前端首先出现滑移带,只有当局部塑性变形发展和临界状态,位错塞积应力等于原子键合务时才会使微米尺寸卑贱 裂纹不连续形核,裂纹可沿滑移带形核,可沿其它是面形核,方扩展,新的不连续裂纺的阻力不为民增大     

基于内聚力模型的AISI4135高强钢氢致滞后断裂数值模拟

基于有限元ABAQUS软件,利用内聚力模型和与H相关的线性内聚力—张开位移率关系,开发了顺次耦合的氢致滞后断裂有限元计算程序,预测了预充H的AISI4135高强钢圆柱缺口试样在常载荷拉伸条件下的滞后断裂时间和裂纹萌生位置,同时考察初始H含量、缺口尖端应力集中系数和拉伸载荷对滞后断裂的影响,并和文献报道的相关实验结果进行比较.结果表明,CZM模型能够较好地模拟预充H高强度钢的氢致滞后断裂过程,预测结果和实验结果基本一致.氢致滞后断裂存在H临界值,当缺口尖端高应力区聚集的H浓度达到临界值时,裂纹才会在此萌生,此临界值与材料所受的载荷大小、缺口尖端的应力集中系数(缺口半径)有关,而与初始H浓度无关随着缺口尖端应力集中系数、拉伸载荷的降低,滞后时间将显著增大,临界H浓度也增大.     

组合加载下碳素工具钢中疲劳小裂纹的门槛区行为特征

通过考察碳素工具钢的表面滑移、疲劳破坏及表面裂纹的扩展条件，以统一的局部应力讨论了光滑试样和裂纹试样的疲劳特征。分析和实验结果表明，在裂纹试样的名义应力小于光滑试样表面滑移门槛应力的范围内，线弹性断裂力学是有效的，对应裂纹扩展门槛值的裂尖性区为一常数。     

喷涂层接触疲劳损伤的声发射研究

用超音速等离子喷涂设备在45钢基体上制备了铁基合金涂层。以球盘式疲劳试验机为平台,研究了涂层的接触疲劳损伤行为,探测并分析了涂层在不同应力水平下疲劳损伤的声发射反馈信号。结果表明,涂层的接触疲劳损伤过程主要包括弹塑性变形、裂纹萌生和缓慢扩展、裂纹亚临界扩展、裂纹失稳扩展4个阶段。裂纹萌生和缓慢扩展阶段是决定疲劳寿命长短的主要阶段。接触应力越大,裂纹亚临界扩展时间和失稳扩展时间越短。涂层的最终失效模式可以根据裂纹失稳扩展阶段声发射幅值的最大值来判断,发生点蚀失效时幅值最大值约为82.4 dB,剥落失效时幅值最大值约为90.2 dB,分层失效时幅值最大值约为91.3 dB。