高强度织构对2524铝合金疲劳性能的影响

对分别含有高强度高斯织构和高强度立方织构状态的2种2524-T4铝合金板材的疲劳裂纹扩展速率和短裂纹扩展行为进行研究,用扫描电镜(SEM)观察疲劳试样断口形貌和疲劳短裂纹的扩展路径,研究织构类型对合金疲劳性能的影响。结果表明:高斯取向晶粒能够提高材料疲劳裂纹扩展的门槛值及增强疲劳裂纹的扩展抗力,使材料在更高的应力强度因子下发生失稳扩展;而高强度立方织构对疲劳性能的影响相对较小。在近门槛区,高斯晶粒通过裂纹偏转的形式有效阻碍短裂纹扩展,在稳态扩展区,高斯晶粒能明显降低疲劳裂纹的扩展速率,高斯织构还能延长合金疲劳裂纹稳态的扩展区,提高合金的疲劳损伤容限。因此,高强度高斯织构的2524-T4铝合金板材比立方织构的合金具有更好的疲劳性能。     

基于动载荷谱的齿轮弯曲疲劳寿命预测

为了探讨齿轮弯曲疲劳寿命计算问题,将齿轮疲劳总寿命分为两个阶段,即疲劳裂纹萌生寿命和裂纹扩展寿命.通过ADAMS软件仿真实验齿轮的工作情况,使其接近真实状况,得到齿轮载荷谱.根据齿轮载荷谱,利用有限元ANSYS软件分析在齿轮齿根危险截面处的最大应力.采用断裂力学、雨流法和Miner疲劳损伤累积模型,对考虑动载荷情况下的齿轮弯曲疲劳寿命进行预测,推导了齿根裂纹萌生期和扩展期的疲劳寿命计算公式.在高频疲劳试验机上对算例齿轮进行了双齿脉动加载齿根弯曲疲劳寿命实验研究,理论计算结果与实验结果基本吻合,验证了本文理论分析的正确性.      

中强和高强铝锂合金的疲劳特性

研究了８０９０中强铝锂合金和２０９０高强铝锂合金的疲劳特性，包括疲劳裂纹扩展速率、名义和本征门槛值、裂纹闭合效应、尾迹效应、无裂纹疲劳寿命。８０９０合金在近门槛值区有优良的名义疲劳裂纹扩展抗力和名义门槛值，归因于高的裂纹闭合效应；同时，显露出强的短裂纹效应，系因裂纹闭合效应的尾迹依赖性。无裂纹疲劳寿命以２０９０合金为佳，与其高的屈服强度和细的扁平未再结晶晶粒相对应。两合金的本征疲劳裂纹扩展抗力、本征门槛值以及在Ⅲ区的名义疲劳裂纹扩展抗力差别甚微。在断口上，８０９０合金的塑变特征明显，２０９０合金的分层倾向更强。重点探索了疲劳特性与断裂特征的关系。     

粉末冶金构件疲劳裂纹的扩展寿命

 针对航空发动机粉末冶金旋转盘件的疲劳裂纹扩展特性,以标准紧凑拉伸试样裂纹扩展数据为基础,基于Paris公式获得了材料典型温度下的裂纹扩展参数,并利用简单件对所采用的裂纹扩展计算方法进行了验证。进行了粉末冶金旋转构件的裂纹扩展试验,继而进行断口分析,通过测量疲劳条带获得了裂纹扩展寿命。同时,采用有限元方法计算出粉末冶金构件的裂纹扩展寿命,与实测值吻合较好,验证了裂纹扩展寿命分析方法的有效性及实用性。     

焊接接头疲劳行为研究

为了研究焊接接头的疲劳行为和焊接疲劳裂纹在焊接接头不同区域的扩展规律,设计了焊接接头的轴向疲劳试验和疲劳裂纹扩展试验。通过轴向疲劳试验,得出了在不同条件下的S-N曲线和S-N方程;通过疲劳裂纹扩展试验,得出疲劳裂纹扩展的门槛值,以及从疲劳裂纹产生到失效的疲劳寿命。     

长短裂纹分界点的确定及短裂纹扩展寿命的预测

采用弹塑性理论定理分析缺口根部局部应力应变场来确定长短裂纹分界点。提出的预测缺口短裂纹扩展寿命的方法 ,对提高缺口件疲劳全寿命估算的精确度具有一定的应用价值。实验结果表明 ,本文提出的处理方法更为简单合理     

一种新型的低周疲劳裂纹扩展速率模型

基于低周疲劳裂纹扩展机制,假设裂纹尖端循环塑性区内应变分布服从HRR理论解,利用裂纹尖端锐化、钝化启裂低周疲劳裂纹扩展机制,结合Ramberg-Osgood循环应力应变曲线和Manson-Coffin疲劳寿命曲线等断裂力学理论,推导出一种新的低周疲劳裂纹扩展速率数学模型.与30Cr1Mo1V和St-4340的低周疲劳裂纹扩展速率试验数据进行对比,结果表明该低周疲劳裂纹扩展速率模型能够较好地预测材料的低周疲劳裂纹扩展速率.     

基于声发射测试的钢丝疲劳损伤过程

应用声发射（ＡＥ）技术对制绳钢丝疲劳损伤过程进行动态监测。结果表明疲劳伤普遍产生于钢丝长度方向上的不同部位,所有部位的损伤经过钢丝初始塑性变形阶段之后都同时进入一个长期的慢速发展阶段,在此期间主导裂纹形成,由于主民裂纹以快速扩展方式发展,因而疲劳寿命主要由主裂纹孕育及生成期构成。     

14MnMoVN水轮机涡壳用钢疲劳裂纹扩展速率的研究

本文应用断裂力学理论和分析方法,对30万千瓦电站水轮机涡壳用钢—14MnMOVN 调质钢的疲劳裂纹扩展特性,进行了试验研究,测出其疲劳裂纹扩展速率及门槛值,并且估算了涡壳的寿命。结果表明,该钢具有较好的疲劳裂纹扩展特性。     

夹杂物短疲劳裂纹的产生和早期扩展

根据６种主要的试样取向，在不同应力和应力方的所形成和测定的数据，研究了细长ＭｎＳ夹杂物含量高的Ｅｎ７Ａ钢的短疲劳裂纹的产生和早期扩展行为。短裂纹通常产生基基体和夹杂物之间断开的地方，在体和夹杂物之间是连续的，那么，裂纹有时会在夹杂物中形成，在早期阶段，短裂纹是这夹杂物影响扩展的机制蔓延，在低应力之下，通常产生单一的并在很大程度上，决定疲劳寿命的短裂纹，而在高应力状态下则存在多个裂纹的相互作用。     

WC-Co硬质合金疲劳断裂机制研究

疲劳和断裂是硬质合金失效的主要原因之一.主要对WC-Co硬质合金的高周疲劳性能和裂纹扩展行为进行了较为系统的研究.结果表明,WC-Co硬质合金材料表现出明显的疲劳效应,即应力水平的降低伴随着疲劳寿命的上升.在高应力区域,合金的疲劳寿命与强度有关;合金的强度越高,其疲劳寿命越长.随着应力幅值的降低,这种强度与疲劳寿命的联系越来越不明显,特别是进入高周疲劳区域后,高粘结剂含量的合金反而表现出更高的疲劳抗性.疲劳裂纹主要沿晶界和在粘结相中扩展;材料在承受疲劳载荷后,粘结相与WC硬质颗粒之间发生了剥离,这种脱粘造成WC颗粒之间相互错动形成孔隙和微裂纹,这些孔隙和微裂纹相互连接加速了裂纹的扩展并最终导致材料的断裂.粘结相在疲劳过程中产生了大量堆垛层错并发生相变,同时有析出物产生.     

Q700D热影响粗晶区疲劳寿命与小裂纹扩展分析

摘要：为提高焊接构件的动载疲劳寿命，以热模拟为试验手段，对Q700D高强钢进行了焊接热模拟，研究了粗晶热影响区的疲劳寿命、小裂纹扩展行为以及组织软化特征。利用Paris方程和轴向拉伸疲劳试验数据，建立了ΔKth值与模拟粗晶区疲劳寿命的对应关系，利用ΔKth值实现了快速预估粗晶区疲劳寿命。研究表明：相同应力幅值下的lgN值与ΔKth值存在一定的线性拟合关系，即ΔKth值越大，则疲劳寿命N越长。小裂纹扩展微观机理在于所形成的大角度晶界（不小于15°）对小裂纹尖端的止裂性较强，可迫使小裂纹尖端转向耗能。CGHAZ的软化与第二相粒子回熔与粗化有关，粗化的第二相粒子易萌生小裂纹，可通过提高大角度晶界抑制裂纹扩展。     

基于夹杂-细晶粒区-鱼眼疲劳失效的超长寿命预测模型

本文旨在研究夹杂-细晶粒区-鱼眼诱发疲劳失效的超长寿命预测模型.基于Cr-Ni-W合金钢疲劳试验结果,结合局部应力-寿命法和位错-能量法,分别构建了局部裂纹萌生寿命模型(LCIL)和考虑夹杂及细晶粒区影响的裂纹萌生寿命模型(IFCIL),并与Tanaka-Mura模型(T-M)进行了对比分析.其次,分别对细晶粒区内的小裂纹扩展行为和细晶粒区外鱼眼内的长裂纹扩展行为进行建模,最终形成了包含裂纹萌生和扩展在内的全寿命预测模型.结果表明,考虑夹杂及细晶粒区影响的裂纹萌生寿命模型(IFCIL)有较高的预测精度;对应细晶粒区的裂纹萌生寿命几乎等同于全寿命;裂纹扩展寿命仅占据全寿命很小的一部分;预测结果全部处于2倍偏差以内,即全寿命模型可有效地用于夹杂-细晶粒区-鱼眼诱发失效的超长寿命预测.      

船体结构钢低周疲劳表面裂纹扩展规律

采用悬臂弯曲加载方式,以总应变范围（ΔεＴ）作为受检参数和控制参数,对船体结构钢低周疲劳表面裂纹扩展行为进行了研究,得到表面裂纹扩展速率ｄ（２ｃ）／ｄＮ与ΔεＴ的关系,提出了结构疲劳寿命指标的估算方法和表面裂纹低周疲劳扩展机制。     

粉末高温合金FGH97疲劳裂纹扩展行为

测定不同晶粒尺寸、γ'相以及不同Hf含量的粉末高温合金FGH97在650℃高温条件下的疲劳裂纹扩展速率,并将其与FGH95和FGH96两代粉末合金的疲劳裂纹扩展速率进行对比.用定量分析的方法对FGH97合金在疲劳断裂各个阶段的行为特征进行分析.较大晶粒尺寸的FGH97合金具有较低的裂纹扩展速率,合理的二次和三次γ'相匹配析出,可以获得较高的疲劳寿命;Hf元素的添加使合金的整体疲劳寿命增大;FGH97合金与FGH95和FGH96相比,具有较高的疲劳裂纹萌生抗力,更低的高温疲劳裂纹扩展速率.      

Q700D热影响粗晶区疲劳寿命与小裂纹扩展分析

为提高焊接构件的动载疲劳寿命,以热模拟为试验手段,对Q700D高强钢进行了焊接热模拟,研究了粗晶热影响区的疲劳寿命、小裂纹扩展行为以及组织软化特征。利用Paris方程和轴向拉伸疲劳试验数据,建立了ΔK_(th)值与模拟粗晶区疲劳寿命的对应关系,利用ΔK_(th)值实现了快速预估粗晶区疲劳寿命。研究表明:相同应力幅值下的lgN值与ΔK_(th)值存在一定的线性拟合关系,即ΔK_(th)值越大,则疲劳寿命N越长。小裂纹扩展微观机理在于所形成的大角度晶界(不小于15°)对小裂纹尖端的止裂性较强,可迫使小裂纹尖端转向耗能。CGHAZ的软化与第二相粒子回熔与粗化有关,粗化的第二相粒子易萌生小裂纹,可通过提高大角度晶界抑制裂纹扩展。     

GDL 1钢表面摩擦磨损及其干扰层对疲劳寿命的影响

 在不同外加拉压疲劳载荷条件下,通过对磨损层厚度的控制,研究了旋转磨损载荷作用对试样疲劳寿命的影响,并观察了摩擦磨损载荷作用下疲劳裂纹在表层和次表层的萌生、扩展过程。由于表面摩擦磨损时形成的高应变梯度干扰层的存在,改变了小裂纹的形态和扩展方向,从而对疲劳寿命有显著影响。     

显微组织对X80钢疲劳裂纹扩展行为的影响

疲劳性能是油气管道安全设计和评价的重要参考因素。在MTS伺服液压万能试验机上，测定了贝氏体/铁素体(B+F)双相X80管线钢在不同应力下的疲劳寿命；使用MTS Landmark 250KN型疲劳试验机对C(T)试样的疲劳裂纹扩展速率da/dN进行了测定。结果表明，疲劳寿命随最大应力减小而增加，当最大应力降至最大工作应力460 MPa,疲劳寿命约为4.1×10⁵循环周次；疲劳裂纹产生于钢板表面，然后向内扩展，直至断裂。在Paris区，当ΔK=30 MPa m^1/2,疲劳裂纹扩展速率da/dN与应力强度因子幅值ΔK的关系曲线图出现转折点。研究成果可为高强钢的疲劳寿命预测和疲劳性能评估提供参考。     

复杂应力状态2.25Cr-1Mo钢的高温低周疲劳裂纹扩展规律

用带预裂纹的缺口试件研究2.25Cr-1Mo钢高温低周疲劳裂纹扩展规律,通过疲劳试验观察裂纹扩展寿命,应用ANSYS计算裂纹尖端应力应变分量和当量弹、塑性应变范围,利用当量J积分范围表征2.25Cr-1Mo钢在复杂应力状态下的低周疲劳裂纹扩展速率.结果表明:疲劳裂纹扩展速率da/dN与当量J积分范围△Jf的关系不受试件缺口型式和加载应变范围的影响,用当量J积分来评价2.25Cr-1Mo钢的高温低周疲劳裂纹扩展规律是有效的.     

基于声发射监测的316LN不锈钢的疲劳损伤评价

疲劳裂纹的萌生与扩展容易导致压力容器及管道的严重疲劳失效.因此就设备的安全可靠性而言,非常有必要对疲劳裂纹扩展过程进行监测,并对疲劳损伤程度进行评估.本文针对316LN不锈钢材料进行疲劳实验研究,利用直流电位法测量实验中的裂纹长度,得到了材料的疲劳裂纹扩展曲线.利用声发射技术对疲劳裂纹扩展过程进行监测,通过声发射多参数分析对疲劳损伤状态进行评价,同时建立了声发射参数与线弹性断裂力学参数之间的关系,并进行寿命预测.研究表明:声发射能够对316LN不锈钢的疲劳裂纹损伤进行有效评估,声发射累积参数如累积计数、累积能量和累积幅值曲线上的转折点标志着疲劳裂纹进入快速扩展阶段,这可以为工程人员提供失效预警;声发射波形和频谱分析表明,噪声信号的幅值较小且信号持续时间较长,信号包含的频率成分比较复杂,而裂纹扩展信号是突发型信号,衰减较快,信号频率主要集中在80~170 kHz范围内;声发射计数率、能量率和幅值率与应力强度因子幅度以及疲劳裂纹扩展速率之间呈线性关系,裂纹长度预测结果与实测值接近.本研究工作对于工程结构的疲劳失效预警和剩余寿命预测具有重要意义.