低倍晶粒尺寸对GH0033合金涡轮盘低循环疲劳的影响

本文中,从GH33高温合金涡轮盘选择低倍细晶和粗晶试样测定650℃下低循环疲劳试验结果表明,低倍粗晶严重地降低低循环疲劳性能。它已为断裂分析方法所证实。除此之外,试验还发现低倍细晶和粗晶的稳定应力(σ_(ST))和疲劳寿命(N_f)之间,在双对数座标上均呈线性关系,如下: N_f=(σ_(f′)/σ_(ST))~(-b) 最后,文中还讨论了晶粒尺寸的影响和疲劳断裂机理。     

镍基单晶合金中温疲劳性能应力集中敏感性

疲劳是涡轮叶片的一种主要失效模式.本文开展了DD11单晶合金在650℃中温条件下2种应力集中系数(K_t=1(光滑状态)、K_t=3(缺口状态))的旋转弯曲疲劳性能研究,对比了2种应力集中系数下的疲劳强度,并开展了相关断口分析.结果表明:应力集中系数由K_t=1增大到K_t=3时,疲劳极限由446 MPa降低为311 MPa,说明DD11单晶合金疲劳性能存在应力集中敏感性;疲劳寿命由10~5提高到10~7时,光滑状态由600 MPa降低为420 MPa,疲劳强度降低幅度为180 MPa,而缺口状态由370 MPa降低为290 MPa,降低幅度为80 MPa,说明应力集中条件下DD11单晶合金的疲劳寿命对于外载变化较敏感.断口分析表明,光滑试样断口(应力500 MPa/疲劳寿命9.7×10~5)由几个相交的光滑晶体学平面组成,疲劳源萌生在距表面100μm左右的铸造孔洞;缺口试样断口(应力340 MPa/疲劳寿命8.1×10~5试样)呈平面状,与应力轴垂直,为多源疲劳模式,疲劳源观察到小刻面,在加工刀痕不连续位置萌生.     

三维机织复合材料在拉压循环载荷下的疲劳性能

为研究三维机织复合材料在拉伸-压缩循环载荷下的疲劳性能,对材料进行了应力比R=-1的疲劳试验。在不同的载荷水平下,分别进行了纬向和经向两类拉压疲劳试验。试验获得了试样在疲劳载荷下的滞回曲线和全过程中剩余刚度比随寿命的变化曲线。结果表明,在拉伸-压缩循环载荷下,三维机织复合材料的疲劳损伤过程主要包含3个阶段,分别发生基体破坏、纱线横向裂纹扩展和纱线的最终断裂。基体的破碎和开胶、垂直于载荷方向排布的纱线撕裂和沿载荷方向排布的纱线断裂是试样内部的主要失效模式。试验还获得了纬向和经向拉压疲劳的拟合S-N曲线,可应用于工程中对该型材料进行疲劳寿命估算。该型材料的疲劳寿命在低应力区和高应力区均显示出较小的分散性,双对数坐标系下的拟合S-N曲线具有较好的线性度。     

TC21合金315℃高周疲劳光滑和缺口试样断口分析

开展了TC21研究合金光滑和缺口试样的315℃高周疲劳实验,并对疲劳断口进行详细观察,研究了缺口对TC21合金疲劳寿命的影响.结果表明,光滑和缺口试样的疲劳强度比值随循环寿命降低而降低;光滑试样的失稳疲劳裂纹长度随循环应力升高而降低;瞬断区所承受的断裂应力随循环应力升高而降低;这说明裂纹失稳决定试样的断裂,缺口试样断口有多个裂纹源,以缺口试样名义应力乘以应力集中因子与光滑试样的应力相等作为比较时,缺口试样主裂纹长度大于光滑试样的裂纹长度,缺口试样的裂纹扩展寿命更长.     

LY-12CS铝合金在空气和盐水介质中△K_(th)和da/dN规律的研究

本文用中心缺口拉伸试样(CCT试样)测试了LY-12CS铝合金在室温空气和3.5％NaCl水溶液介质中三种载荷比(R=0,R=0.33,R=0.67)条件下的疲劳裂纹扩展门坎值△K_(th)及da/dN,结果表明: (1)在三种载荷比条件下,盐水介质比空气介质明显地降低了△K_(th)而提高了疲劳裂纹扩展速率da/dN。在我们试验的三种载荷比△K=7～15kg/mm~(3/2)范围内,盐水介质的da/dN是空气介质的1.6～3.4倍。 (2)在两种介质中,随着载荷比R(或平均应力)的增加,门坎值△K_(th)下降而da/dN增加。     

潮湿空气环境下2024-T351铝合金的缺口疲劳强度

采用预腐蚀2024-T351铝合金光滑和缺口试样,在潮湿空气环境下开展了两种应力比(R=-1和0.06)下的腐蚀疲劳试验,获得了相应的S-N曲线。通过光滑与缺口试样的疲劳强度比较,研究了潮湿空气环境下材料的缺口疲劳效应,并进一步获得了不同应力比下疲劳缺口因子(Kf)与疲劳寿命(Nf)之间的实验关系式。结合实测Kf值,对目前工程中的代表性缺口疲劳因子近似估算公式(Neuber公式、Peterson公式、Heywood公式)在腐蚀环境与一定平均应力下的适用性进行了初步检验。     

2D-C/SiC缺口试样的拉-拉疲劳损伤

研究了二维正交编织C/SiC双边对称圆弧缺口试样室温和高温真空的拉拉疲劳行为,正弦波疲劳应力比R=0.1,频率60Hz,循环基数106次.循环到规定周次停机,测量试样的共振频率、电阻,并进行SEM观察.结果表明,2D-C/SiC复合材料缺口试样拉-拉疲劳的S-N曲线非常平坦,其疲劳极限是同温度下缺口试样拉伸强度的80%～90%,光滑试样和缺口试样的疲劳极限比值与理论应力集中系数基本相同.缺口试样在疲劳过程中,电阻表征损伤与模量表征损伤的规律基本一致.在疲劳试验初期阶段,缺口附近损伤发展很快,主要表现为产生大量与加载方向垂直的裂纹,随着疲劳次数的增加,损伤发展减缓,但损伤形式逐渐增多,缺口附近与加载方向垂直的裂纹数量明显多于平行加载方向的裂纹数.讨论了电阻表征损伤和模量表征损伤之间的关系.     

HQ785C钢示波冲击特性的缺口效应研究

采用示波冲击试验方法，研究了ＨＱ７８５Ｃ钢的夏比Ｖ型缺口、线切割缺口和预疲劳裂纹３种类型试样在冲击断裂过程中各部分能量与温度的关系。分析了各部分能量随温度变化的规律。试验结果表明，预疲劳裂纹试样的脆性转变温度比线切割缺口试样和夏比Ｖ型缺口试样分别提高约２０℃和４０℃。     

超声冲击对纯钛材焊接接头疲劳性能的影响

目前,有关超声冲击法对工业纯钛焊接接头疲劳性能改善效果的影响研究报道不多。采用超声冲击处理方法对工业纯钛TA2焊接接头进行全覆盖强化处理,通过疲劳对比试验分析了不同超声冲击处理时间对TA2焊接接头疲劳性能的影响;通过接头微观组织、断口形貌观察分析了超声冲击处理提高TA2焊接接头抗疲劳断裂性能的微观机理。结果表明,在200 MPa应力条件下,原始焊态试样平均历经11 645次循环就已断裂,经超声冲击处理3 min的焊接试样平均历经23 424次循环后才断裂,疲劳寿命提高约1倍;在超声冲击过程中,试样表层受到大的应变量、高应变速率和重复载荷的作用,使得形变孪晶不断增加;重复载荷的作用,可以再次在内部产生更加细小的孪晶,孪晶与孪晶间重复交割导致晶粒进一步细化。     

陶瓷基复合材料在循环压应力条件下的疲劳研究

本文对ＳｉＣ颗粒及部分稳定ＺｒＯ２复合增强Ａｌ２Ｏ３基陶瓷材料在循环压载荷作用下的疲劳特性进行了研究。带有缺口的试样在循环压应力的作用下，缺口根部将产生一条垂直于压应力轴的疲劳裂纹。压应力在缺口根部产生的局部不可逆损伤在卸载过程中会形成较大的残余拉应力，这使得裂纹形核并逐渐长大。而随着裂纹的长大，闭合效应逐渐增加，最终导致裂纹扩展完全停止。试样缺口长度和疲劳试验参数对裂纹的扩展速度和最终长度有较大     

C—Mn钢焊接接头的解理断裂应力的研究

测定了Ｃ－Ｍｎ钢焊接接头不同焊缝百分含量ｗ％的光滑试样,缺口试样和裂纹试样的解理断裂应力,发现不同试样有两个解理断裂应力表征了解理断裂起裂于母材、焊颖两区。而且发现裂纹试验解理断裂应力比缺口试样高,缺口试样解理断裂应力比光滑试样高,其原因是因为裂纹试样解理断裂临界事件最小,光滑试样最大。     

汽车薄板拉-压高周疲劳试样的形状和尺寸选取

针对两种不同强度级别、不同厚度的汽车薄板材料,设计出不同试验段宽度、不同平行长度、不同圆弧半径的疲劳试样,在不使用防屈曲装置的情况下,进行不同应力水平、应力比R=-1的高周疲劳试验,并通过相同应力循环形式下不同尺寸试样的疲劳寿命循环次数,来确定汽车薄板材料疲劳试样的形状和尺寸。结果表明:对于厚度0.8～3 mm的汽车薄板,等截面疲劳试样比圆弧形疲劳试样更适合进行汽车薄板拉-压高周疲劳试验,推荐的等截面疲劳试样尺寸(a为试样厚度)为试验段宽度b=(1～3)a,试样平行长度L_c=(1～3)b,圆弧半径r=(3～10)a。     

应变比对定向凝固高温合金DZ125低循环疲劳行为影响的研究

对定向凝固镍基高温合金DZ125在850℃和980℃应变控制的低循环疲劳(LCF)行为进行研究。对比分析应变比R=-1和R=0情况下的应力-应变迟滞环、循环平均应力以及断裂循环次数(寿命)的差异。结果表明:在所研究的两个温度水平下,相同应变范围条件下应变比R=-1和R=0的低循环疲劳寿命差别不大。利用扫描电子显微镜对不同应变比作用的试样断口进行观测,初步分析裂纹萌生机理。     

GH37合金振动叠加低循环载荷的高温复合疲劳行为研究

一、前言 材料在接近使用条件下的疲劳断裂行为研究当前处在发展阶段。本文对GH37合金振动叠加低循环载荷800℃高温复合疲劳行为进行了探索,旨在提出800℃GH37合金复合疲劳寿命曲线,供GH37涡轮叶片寿命预测时参考;探索振动叠加低循环载荷对缺口试样低循环疲劳寿命的影响,以及两者断裂机制的差异。为开展金属材料在振动与低循环载荷复合作用下的疲劳与断裂研究及工程应用打下基础。     

14MnNbq焊接桥梁钢的疲劳裂纹扩展行为研究

该文系统地研究了14MnNbq桥梁钢焊接热影响区的疲劳裂纹扩展行为。首先,由中心穿透裂纹(MT)试样疲劳裂纹扩展试验,获得了不同应力比R下的疲劳裂纹扩展速率和门槛值;然后考察了应力比R的影响,给出了适于不同应力比的疲劳裂纹扩展速率和门槛值的一般表达式;最后提出了一种由疲劳裂纹扩展门槛值▽Kth确定闭合参数U的新方法,将控制疲劳裂纹扩展的有效应力强度因子幅度写为▽Keff=▽K-▽Kth,由此讨论闭合参数U的确定方法。研究结果表明:对于14MnNbq焊接桥梁钢,该文给出的疲劳裂纹扩展速率表达式与试验结果符合得相当好。     

40CrNiMoA钢不同微观组织超声疲劳寿命研究

应用超声疲劳试验技术,对三种不同微观组织状态的40CrNiMoA钢在超声振动载荷(f＝20kHz,R＝-1)下的疲劳性能进行测试分析.结果表明:在超声振动条件下,具有强韧配合的微观组织超声疲劳寿命得到显著提高;不同微观组织的40CrNiMoA具有两种类型的S-N曲线:持续下降型和阶梯下降型,试样在107以上仍会发生疲劳断裂.扫描电镜对疲劳断口的分析表明:在超声疲劳载荷循环下,疲劳裂纹起源于试样表面.初步探讨了超高周疲劳断裂机理.     

2024铝合金喷丸试件疲劳寿命试验及仿真研究

现有的喷丸材料疲劳性能研究扩展有限元模型没有考虑残余应力对裂纹扩展的影响。对2024铝合金的喷丸与未喷丸试样进行三弯疲劳试验,以明确喷丸工艺对试件疲劳寿命的强化作用。通过ABAQUS建立试件的二维平面应力模型,导入残余应力并利用扩展有限元法模拟循环载荷下裂纹的萌生与扩展,对比试验结果来验证该扩展有限元数值模型的正确性。最后基于该数值模型,改变载荷工况,研究不同载荷工况下残余应力对疲劳寿命的影响,得到喷丸残余应力强化作用与载荷工况的关系。结果表明:喷丸引入的残余应力可以有效地增强试件的疲劳寿命;过大的循环载荷可能造成喷丸残余应力发生松弛;在最大载荷不变的前提下,应力比越小,试件疲劳寿命越短;应力比越大,残余应力对疲劳寿命强化效果越明显。     

16Mn钢类裂缝冲击试样的韧脆断裂转变行为研究

对１６Ｍｎ钢类裂缝缺口试样进行了系列温度的示波冲击试验，以考察断裂载荷及冲击吸收功随温度的变化特性，发现在有效断裂载荷谷值点对应的温度Ｔｃ，＊ｄ处发生断裂的韧脆转变，该温度受控于材料的解理特征应力Ｓｃｏ。此外，落锤试验还表明：该钢的零塑性转变温度ＮＤＴ即为Ｔｃ＊，ｄ。     

钙钠玻璃的循环疲劳强度预测

本文提出了一种表征及预测钙钠玻璃光滑和缺口试件在不同载荷条件下疲劳强度的通用方法．因钙钠玻璃中不存在有效的裂纹屏蔽机制,循环载荷在钙销玻璃中不会造成明显的附加损伤,亚临界裂纹扩展受应力腐蚀机制控制,循环疲劳寿命与加载频率无关．缺口试件的缺口疲劳系数Kf与其应力集中系数Kt近似相等．采用文中定义的等效应力做为力学参量,可将光滑及缺口试件在不同加载条件下的SPT图归一化．     

13SiMnNiCrMoV钢切口疲劳裂纹萌生门槛值

本文研究在13SiMnNiCrMoV 结构钢中用尖裂纹的应力强度因子来反映三点弯曲缺口试样的疲劳裂纹萌生规律。当 R=0.1,f=100Hz,试样尺寸 B×W×L=12.5×25×117mm 时,缺口名义应力幅的门槛值为Δσ_(th)=3315ρ~(0.352) MPa,0.5mm≤ρ≤5mmΔK_(th)=250ρ~(0.352) MPam~(1/2)门槛值与ρ有关。同时得到缺口裂纹萌生的循环次数 N_i 与名义应力幅Δσ、缺口曲率半径ρ的定量关系是N_i=3.98×10~(22)ρ~(1.62)/Δσ~(4.85),N_i≤10~(5.5)并讨论了(ΔK_1/ρ~(1/2))_(th)与ρ无关的结论。