爆炸复合LY12／20g双金属板疲劳裂纹扩展行为研究：Ⅱ角裂纹

对爆炸复合双金属板LYl2/20g中角裂纹的疲劳扩展行为进行了实验研究和理论分析.结果表明,双层金属板的界面结合强度、界面相性能和体积分数及界面两侧材料的性能都对层合板角裂纹的疲劳扩展具有重要影.对于由不同金属构成的双层板,角裂纹疲劳扩展过程中同一时刻试样两侧面的裂纹长度不再相同,其差距随裂纹扩展逐渐增加直至最大值△ac.当两侧面裂纹长度差△a △ac时,两侧裂纹扩展速率不同;当△a＜△ac时,两侧裂纹扩展速率相同.对整个裂纹的扩展过程需用△ac和△a=△ac后的任一侧裂纹扩展△K-da/dN曲线共同描述.     

爆炸复合LY12/20g双金属板疲劳裂纹扩展行为研究 Ⅱ.角裂纹

对爆炸复合双金属板 ＬＹ１２／２０ｇ中角裂纹的疲劳扩展行为进行了实验研究和理论分析 结果表明,双层金属板的界面结合强度、界面相性能和体积分数及界面两侧材料的性能都对层合板角裂纹的疲劳扩展具有重要影响 对于由下同金属构成的双层板,角裂纹疲劳扩展过程中同一时刻试样两侧面的裂纹长度不再相同,其差距随裂纹扩展逐渐增加直至最大值△ａｃ．当两侧面裂纹长度差△ａ≥△ａｃ时,两侧裂纹扩展速率不同;当△ａ＜△ａｃ时,两侧裂纹扩展速率相同,对整个裂纹的扩展过程需用△ａｃ和△ａ＝△ａｃ后的任一侧裂纹扩展△Ｋ－ｄａ／ｄＮ曲线共同描述．     

爆炸复合LY12／20g双金属板疲劳裂纹扩展行为研究：I面裂纹

考虑了爆炸复合双层金属板LY12/20g中界面两侧材料弹塑性失配对面裂纹疲劳扩展行为的影响。结果表明,当裂纹由弹性模量、屈服强度高的一侧向低的一侧扩展时,实验驱动力大于外加名义值;当裂纹由弹性模量、屈服强度低的一侧向高的一侧扩展时,实际驱动和力小于外加名义值、从而造成裂纹扩展的加速或止裂、其影响离界面越近效果越显著,但弹性模量失配在裂纹开始扩展直至界面的过程中都起作用,而强度失配只在裂尖距界面一定距离范围内（Rp）才起作用。     

LY12/Cu双金属层合板的疲劳性能(Ⅰ)——面裂纹

考察了爆炸复合层状双金属板LY12 /Cu界面两侧材料弹塑性失配对面裂纹疲劳扩展行为的影响。结果表明 ,界面两侧材料的弹塑性失配对复合板面裂纹的扩展驱动力具有重要影响。当裂纹由弹性模量、屈服强度高的一侧向低的一侧扩展时 ,实际驱动力大于外加名义值 ;当裂纹由弹性模量、屈服强度低的一侧向高的一侧扩展时实际驱动力小于外加名义值 ,从而造成裂纹扩展的加速或止裂 ,其影响离界面越近效果越显著。但弹性失配在裂纹开始扩展直至界面的整个过程都起作用 ,而强度失配只在裂尖距界面一定距离内 (Rp)才起作用     

LY12／Cu双金属层合板的疲劳性能（I）——面裂纹

考察了爆炸复合层状双金属板LY12／Cu界面两侧材料弹塑性失配对面裂纹疲劳扩展行为的影响。结果表明，界面两侧材料的弹塑性失配对复合板面裂纹的扩展驱动力具有重要影响。当裂纹由弹性模量、屈服强度高的一侧向低的一侧扩展时，实际驱动力大于外加名义值；当裂纹由弹性模量、屈服强度低的一侧向高的一侧扩展时实际驱力小于外加名义值，从而造成裂纹扩展的加速或止裂，其影响离界面越近效果越显著。但弹性失配在裂纹开始扩展直至界面的整个过程都起作用，而强度失配只在裂尖距界面一定距离内（Rp）才起作用。     

AlLY12爆炸焊接界面疲劳裂纹的扩展行为

采用纯铝／硬铝（Al/LY12)爆炸复合板通过电子束焊接制得界面裂纹四点弯曲试样,由于强度错配,Al/LY12界面裂纹顶端局部的变形是锐化与钝化的复合型,但在疲劳载荷下其整体裂端应力应变场仍然可由纯1型应力强度因子主导,可以采用和单材料试样相同的方式进行界面裂纹的疲劳扩展行为研究,界面裂纹可在较低的外载水平下启努扩展,但爆炸焊接界面存在的波纹使得界面裂纹的扩展速率出现波动,并且阻碍裂纹的扩展,相同外载下Al/LY12界面裂纹的疲劳扩展速率低于单材料LY12的疲劳扩展速率。     

爆炸复合LY12/20g双金属板疲劳裂纹扩展行为研究 Ⅰ.面裂纹

考察了爆炸复合双层金属板ＬＹ１２／２０ｇ中界面两侧材料弹塑性失配村面裂纹疲劳扩展行为的影响．结果表明,当裂纹由弹性模量、屈服强度高的一侧向低的一侧扩展时,实际驱动力大于外加名义值：当裂纹由弹性模量、屈服强度低的一侧向高的一侧扩展时、实际驱动力小于外加名义值,从而造成裂纹扩展的加速或止裂、其影响离界面越近效果越显著,但弹性模量失配在裂纹开始扩展直至界面的过程中都起作用,而强度失配只在裂尖距界面一定距离范围内（ＲＰ）才起作用．     

焊接残余应力对7N01铝合金疲劳裂纹扩展影响

焊接残余应力作为平均应力影响裂纹扩展. 将残余应力与外载平均应力分离,通过构建典型焊接残余应力场,借助扩展有限元计算焊接残余应力场的应力强度因子. 开展了紧凑拉伸（CT）试样的疲劳扩展试验,基于Walker公式将裂纹尖端平均应力强度因子K_m（静态量）和应力强度因子幅值ΔK（动态量）分离,获得疲劳裂纹扩展速率da/dN与K_m及ΔK的非线性关系. 结果表明,不同外载荷下,应力比与裂纹长度为非线性关系;残余应力对裂纹扩展存在尺度效应:CT试样裂纹长度小于2 mm时,残余应力场明显影响疲劳裂纹扩展速率;当裂纹长度大于2 mm,外载荷为主导因素.     

2A12-T4铝合金搅拌摩擦焊多区域疲劳裂纹扩展行为

疲劳裂纹扩展速率是材料内在组织性能的宏观外在表现,显微组织和残余应力对宏观疲劳裂纹的扩展有显著的影响. 文中研究了2A12-T4铝合金搅拌摩擦焊不同区域的疲劳裂纹扩展速率. 结果表明,在焊缝区域,由于搅拌针强烈的机械和焊接热作用,材料组织发生变化,并伴有残余应力的产生,导致不同区域裂纹的扩展速率存在明显差异. 在低应力强度因子范围(ΔK)时,热影响区和垂直于焊缝方向的疲劳裂纹扩展速率基本相同,并且都高于沿焊缝方向裂纹的扩展速率;在高应力强度因子范围(ΔK)时,垂直于焊缝方向的扩展速率逐渐高于热影响区速率,此时这两个区域的裂纹扩展速率仍然高于沿焊缝方向裂纹的扩展速率.     

应力比对含缺陷选区激光熔化TC4合金稳态疲劳裂纹扩展速率的影响

选择含有2种不同微观缺陷的选区激光熔化TC4合金，定性研究了缺陷尺寸对稳态阶段疲劳裂纹扩展速率的影响规律，并对缺陷尺寸较小的合金，在不同应力比(R=0.1、0.3和0.5)下进行稳态阶段疲劳裂纹扩展速率对比研究。在疲劳裂纹扩展速率(da/d N，其中，a为裂纹长度，N为应力循环周次)和应力强度因子范围(ΔK)关系的基础上，利用Paris公式拟合分析，结果表明，缺陷尺寸增大导致da/d N增大，即Paris公式中的系数m不变，C增大；而随着R增大，ΔK减小，da/d N增大，同时da/d N曲线在低ΔK时汇集，即Paris公式中的系数m增大，C减小，且m和lg C之间存在线性关系，该关系不受R的影响。最终结合疲劳损伤机制，对微观缺陷和R引起的不同变化规律进行了分析。     

焊趾裂纹在疲劳载荷下的扩展

本文的目的在于研究疲劳载荷下的焊趾裂纹扩展规律,并通过它来分析有限长度焊趾裂纹前沿的应力强度因子分布。试验采用LY—12R 铝合金制成几种焊趾裂纹的模拟试样。用疲劳勾线法求出前沿各点的裂纹扩展速率并与平板表面裂纹试样进行了对比.认为:中心加载焊趾裂纹在长度方向的扩展速率高于中心加载平板表面裂纹;偏心加载焊趾裂纹在长度方向的扩展速率高于中心加载扩展速率。随着相对偏心的提高,裂纹沿长度方向的扩展速率亦增加;表面残余压应力可以有效地抑制焊趾裂纹在长度方向的扩展速率.     

不同应力比和腐蚀环境条件下X80钢疲劳裂纹扩展速率研究

在空气和不同浓度H₂S环境中对X80管线钢进行了应力比为0.1和0.3的低频腐蚀疲劳试验,以获得疲劳裂纹扩展速率da/dN与应力强度因子幅值ΔK之间的Paris表达式,研究X80钢在不同条件下的疲劳裂纹扩展速率。结果表明：腐蚀环境能加速X80钢的裂纹扩展,当H₂S浓度为100 mg/L时,含H₂S环境中裂纹扩展速率是空气中的2.9倍;随着H₂S浓度的增大,裂纹扩展速率呈指数增大;随着应力比的增大,平均应力增大,裂纹闭合效应减小,裂纹尖端完全张开,材料与腐蚀介质接触面积增大,导致裂纹扩展速率增大。     

AA6082铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳扩展速率

研究了6082-T6铝合金搅拌摩擦焊接头不同位置的疲劳裂纹扩展速率,并分析了接头的组织及疲劳断口形貌。试验结果表明,疲劳裂纹扩展速率最快的区域为接头焊核细晶区;当裂纹在热影响区扩展时,在较小的应力强度因子范围(ΔK)条件下,裂纹的扩展速率低于其在母材中的扩展速率,伴随着ΔK的逐渐增加,裂纹的扩展速率明显加快并高于其在母材中的扩展速率。断口形貌表明,疲劳裂纹在焊核区扩展主要由脆性的准解理断裂形貌组成,扩展速率较快;而热影响区及母材区的断口形貌主要由光滑的疲劳条纹组成。     

直流电位差法测量316L管道疲劳裂纹扩展的研究

本文首先介绍了用直流电位差法测量疲劳裂纹长度的基本原理、实现方法及所用的仪表。并采用直流电位法测量系统测试固溶处理的316L电气管道的疲劳裂纹扩展速率。试验结果表明:利用CT试样做降K试验时一定要保证后一阶段的裂纹扩展完全穿过前阶段造成的塑性区域。当裂纹长度的表征值a/W0.55时,如果K30 MPa/m疲劳开裂可能偏离试样的平面应变准则较大,所测量到的裂纹扩展速率会有较大误差。1030的降K实验结果和1033的升K实验结果是试样的真正的疲劳裂纹扩展速率。     

7020铝合金型材的疲劳行为及微观机制

采用光学显微镜、扫描电镜、扫描透射电镜和电子背散射衍射等分析方法研究了7020铝合金型材疲劳行为及微观机制。结果表明在应力比R为0、疲劳极限寿命取10~7周次时,合金疲劳强度为232.9 MPa。疲劳裂纹尖端应力强度因子ΔK=8 MPa·m~(1/2)时,裂纹扩展速率约为6.44×10~(-5 )mm/cycle。合金中尺寸在3～12μm的粗大难熔结晶相不仅易成为疲劳裂纹源,也会加速疲劳裂纹扩展。在未再结晶区域,疲劳裂纹主要以穿晶方式扩展。当裂纹扩展到易滑移平面取向差较大的再结晶小晶粒时,裂纹易沿其大角度晶界快速扩展。合金再结晶程度及其对应的大角度晶界占比越低时,疲劳裂纹扩展路径越曲折,扩展速率越慢。     

3.5%NaCl溶液对铝合金疲劳裂纹扩展特性的影响

对高强铝合金7050—T7451在模拟海水(3.5%NaCl溶液)的疲劳裂纹扩展特性进行了试验研究结果表明,3.5%NaCl溶液加速了7050—T7451铝合金的疲劳裂纹扩展速率da/dN.考虑应力比影响的有效应力强度因子面ΔKefT可以满意地表征不同环境中的的da/dN.裂纹面上的腐蚀产物较薄,对疲劳裂纹闭合的影响可以忽略不计.     

HG785D钢在不同焊接工艺下的焊接接头疲劳裂纹扩展研究

对高强度低合金钢HG785D试样,采用两种不同的焊接方法进行焊接:其一是采用单一焊丝进行传统的等强度匹配焊接;其二是采用双金属复合等强度匹配焊接,即先用低强度焊丝(低于母材)焊第一层焊缝,然后用高强度焊丝(高于母材)焊第二层焊缝,依次交替,焊缝填满为止。对两种焊接工艺下的焊接接头进行疲劳性能研究,通过疲劳裂纹扩展速率测试,得到了两种焊接接头焊缝区域的疲劳裂纹扩展a-N曲线以及疲劳裂纹扩展速率da/d N-Δk曲线。分析对比其da/d N-Δk曲线可得,在同一应力水平下,传统焊接接头的疲劳裂纹扩展速率最慢,新工艺下焊接接头次之,母材的扩展速率最快。     

桥梁钢Q345焊接接头疲劳裂纹扩展速率研究

对桥梁用钢Q345焊接接头疲劳裂纹扩展性能进行了试验研究。测得对接接头的硬度分布,结果表明,焊接接头焊缝中心处的硬度值较低,在热影响区的重结晶区存在硬度最高点,而在部分重结晶区存在硬度最低点,硬度最低点为对接接头的薄弱区。通过疲劳裂纹扩展速率测试,得到其对接接头不同区域的疲劳裂纹扩展a-N曲线以及lg(da/dN)-lgΔK曲线。分析对比对接接头各区域的疲劳裂纹扩展速率lg(da/dN)-lgΔK曲线可知,在同一应力水平下,对接接头不同部位的疲劳裂纹扩展速率不同,热影响区的扩展速率较快,母材次之,焊缝金属最慢。并通过疲劳断口和焊接接头的显微组织,分析了其疲劳裂纹扩展速率不同的原因。     

EFFECT OF THE MODE OF OVERLOAD ON THE BEHAVIOUR OF FATIGUE CRACK PROPAGATION

研究了不同方式超载,包括拉伸、压缩、拉伸-压缩和压缩-拉伸超载,对LY12铝合金疲劳裂纹扩展过程的影响。通过对不同超载前后裂纹尖端显微形貌及其附近塑性区尺寸与应变分布变化的研究和断口分析,指出:不同方式超载对裂纹扩展过程产生迥然不同的影响;拉伸超载引起的裂纹扩展速率递减延缓过程,是以闭合应力和残余压缩应力为主的多因素复合作用在裂纹尖端及其附近区域的结果。提出了拉伸超载对疲劳裂纹扩展过程影响的一般机制。     

超载方式对疲劳裂纹扩展过程的影响

研究了不同方式超载,包括拉伸、压缩、拉伸-压缩和压缩-拉伸超载,对LY12铝合金疲劳裂纹扩展过程的影响。通过对不同超载前后裂纹尖端显微形貌及其附近塑性区尺寸与应变分布变化的研究和断口分析,指出:不同方式超载对裂纹扩展过程产生迥然不同的影响;拉伸超载引起的裂纹扩展速率递减延缓过程,是以闭合应力和残余压缩应力为主的多因素复合作用在裂纹尖端及其附近区域的结果。提出了拉伸超载对疲劳裂纹扩展过程影响的一般机制。