不锈钢在扭转/拉伸复合载荷下的低周疲劳裂纹扩展

研究了从SUS316NG不锈钢圆捧试样的环状预裂纹开始的低周疲劳裂纹扩展行为，分析了扭转／拉伸复合加载时不同载荷比对弹塑性疲劳裂纹扩展的影响．用J积分的指数方程表达了简单加载及复合加载的裂纹扩展速率．对于同样的J积分范围值，Ⅰ型载荷下的裂纹扩展速率最高，而Ⅲ型载荷下的速率最低．裂纹断口在高应力水平下为宏观平坦，在复合加载条件下的疲劳断口上观察到了疲劳条痕，同Ⅰ型加载条件下的相同，疲劳条痕间距与裂纹扩展速率二者数值相等．     

不锈钢在循环扭转载荷下近门槛值的疲劳裂纹扩展行为

研究了带环状预裂纹不锈钢圆棒试样在循环扭转载荷下、门槛值附近的疲劳裂纹扩展行为,用应力强度因子表征了裂纹扩展开始的门槛值．随着裂纹的扩展,裂纹扩展速率由于裂纹面的滑移接触而减小．通过外插裂纹扩展速率与裂纹长度之间的关系,可近似得到裂纹长度为零时无裂纹面滑移接触影响的裂纹扩展速率．施加的应力强度因子范围可分解为推动裂纹扩展的有效值和由于裂纹面的滑移接触而屏蔽掉的两部分．预测了疲劳裂纹的萌生和断裂极限,预测值和实验值相当一致．     

疲劳裂纹间沉积纳米CeO2/Ni-P对Mg2Si/AZ91裂纹扩展的影响

在Mg2Si增强的AZ91镁基复合材料试样上首先预制疲劳裂纹,然后在疲劳载荷的作用下向试样裂纹尖端渗注纳米CeO2/Ni-P复合镀液,采用SEM、EDS及XRD表征了沉积产物的形貌和结构,探讨了产物的沉积行为对镁基复合材料疲劳裂纹扩展的影响规律.结果表明,试验所用镁基复合材料的疲劳门槛值约为1.8 MPa·m1/2,纳米复合镀液能在镁基复合材料的裂纹尖端形成层片状膜层,并且膜层中的纳米CeO2颗粒分散均匀.复合镀液的沉积起到了明显的延滞裂纹扩展的作用,可以在高于镁基复合材料疲劳门槛值的载荷下使裂纹不扩展.     

不同类型过载下Ⅰ型疲劳裂纹的扩展行为

研究了Ⅱ、Ⅲ型过载对Ⅰ型疲劳裂纹扩展行为的影响并与Ⅰ型过载进行比较．结果表明：单周Ⅱ、Ⅲ型过载也延迟了其后的Ⅰ型疲劳裂纹扩展，但作用程度小于Ⅰ型过载；过载延迟效应随过载时基础载荷的降低和过载比的加大而增强，在近门槛区过载表现为疲劳裂纹扩展停止、疲劳门槛提高，在高基础载荷过载时疲劳裂纹则延缓、减速扩展．过载延迟行为主要由裂尖尾迹塑性诱导裂纹闭合和裂尖附近残余压应力状态引起。     

不同疲劳载荷下工业纯钛再结晶热处理对疲劳裂纹扩展行为影响

本文开展热处理后工业纯钛TA2不同载荷水平下疲劳裂纹扩展实验,考虑裂尖塑性变形程度,研究疲劳裂纹扩展规律以及热处理状态对疲劳裂纹扩展不同阶段的适应性。结果表明,不同疲劳载荷下热处理对疲劳扩展速率产生不同的影响。A类加载热处理后的疲劳裂纹扩展速率下降是由于近门槛区有效载荷的降低,以及近门槛值的提高。B类加载下热处理对有效载荷以及裂尖塑性变形几乎没有什么影响。C类与D类加载下热处理后裂尖塑性变形受到限制,而导致疲劳裂纹扩展速率下降。     

Ce对Al－Li合金物理短裂纹扩展特性的影响

本工作研究了２０９０和８０９０合金名义门槛值、本征门槛值和闭合效应对裂纹尾迹的响应关系。Ａｌ－Ｌｉ合金具有优良的疲劳长裂纹门槛值和强的短裂纹效应，其物理本质是高的裂纹闭合效应和裂纹闭合效应的尾迹依赖性．２０９０合金微小裂纹的扩展抗力劣于７０７５合金，系因△Ｋｉ低；８０９０合金的△Ｋｉ与２０２４合金相当，其短裂纹扩展抗力相当或优于２０２４合金，微量稀土元素Ｃｅ可显著改善２０９０合金的本征门槛值，有益于裂纹闭合效应，较大幅度提高其疲劳长、短裂纹扩展抗力。Ｃｅ降低８０９０合金的本征门槛值，有损于其疲劳长、短裂纹扩展抗力。     

Q960E热影响粗晶区疲劳寿命与ΔKth值的关系分析

基于模拟焊接热循环试验及疲劳裂纹扩展试验,对动载结构用高强钢Q960E热影响粗晶区进行了多种应力幅值作用下的疲劳寿命研究.通过得到Paris方程建立了不同焊接热模拟工艺下疲劳裂纹扩展门槛值（ΔK_th）随不同交变载荷下疲劳寿命值的近似线性关系.利用场发射扫描电镜中背散射衍射功能（EBSD）对疲劳裂纹扩展试样中的裂纹尖端进行了晶体学取向分析及扩展机制讨论.结果表明,在应力幅值ΔP固化后,疲劳寿命N随ΔK_th的增大而增加,其延寿微观机理在于组织中的亚结构取向存在差异,所形成的大角度晶界（≥15°）可有效迫使裂纹转向,从而提高材料的疲劳寿命.     

载荷比对含氢Ti-4Al-2V钛合金疲劳裂纹扩展速率的影响

研究了含氢量为110μgg/和280μg/g的Ti-4Al-2V钛合金在不同载荷比下的疲劳裂纹扩展行为。载荷比降低，da/dN曲线向高△K方向移动，并逐渐不出现疲劳裂纹的近门槛扩展阶段；无论载荷比和含氢量的高低，稳态裂纹扩展区的裂纹扩展行为符合Paris幂律关系，即da/dN=C(△K）^m；含氢量为110μg/g时，载荷比对稳态裂纹扩展区的da/dN没有影响；含氢280μg/g时，载荷比降低，稳态裂纹扩展区的da/dN也降低；载荷比影响裂纹由近门槛扩展区进入稳态裂纹扩展区的应力强度因子范围△Kp和开始失稳扩展的应力强度因子范围△K1H。载荷比越小，△Kp和△K1H越大。     

20G和2.25Cr—1Mo钢氢蚀后的疲劳性能

对２０Ｇ和２．２５Ｃｒ－１Ｍｏ钢经不同程度氢蚀后的常规力学性能与疲劳裂纹扩展行为进行了对比研究。并对氢蚀组织变化与裂纹扩展路径进行了显微观察。结果表明，氢蚀使２０Ｇ钢的疲劳裂纹扩展速率明显增大；扩展门槛值在氢蚀起始阶段显著降低，随后又呈增加趋势。对２．２５Ｃｒ－１Ｍｏ钢，由于元素Ｃｒ、Ｍｏ作用，其氢蚀程度远低于２０Ｇ钢，从而未造成疲劳裂纹扩展速率的明显改变。分析表明，氢蚀后疲劳裂纹扩展门槛值的上升     

2124铝合金TL取向疲劳裂纹扩展门槛值

用降载法测得了2124铝合金TL取向应力比R=0.1、0.3、0.5、0.7下的疲劳裂纹扩展门槛值,用线性拟合法得到da/dN=C1△Kn1中的C1和n1值,将其带入裂纹扩展速率da/dN-△K表达式中,并按标规定取疲劳裂纹扩展速率(da/dN)=10-7 mm/cycle时的△K值为疲劳裂纹扩展门槛值△Kth,分析了应力比对裂纹扩展门槛值的影响.     

Integrated fracture mechanics approach to analyse fatigue behaviour of welded joints

Abstract

Current fracture mechanics methods for fatigue assessment, including those that consider thresholds for crack propagation, are based on long crack behaviour. The present work is concerned with an attempt to predict the fatigue strength of welded joints using a fracture mechanics approach that takes into account the fatigue behaviour of short cracks. The methodology estimates the fatigue crack propagation rate as a function of the difference between the applied driving force and the material threshold for crack propagation, which is a function of crack length. The fatigue strength of butt welded specimens stressed transversely was analysed. Experimental results from the literature were used for comparison. Estimations are obtained by using only the fatigue limit and the fatigue propagation threshold for long cracks, and the applied stress distribution along the crack path obtained from simple finite element models. The influence of plate thickness, initial crack length, and reinforcement angle on fatigue strength of butt welded joints was analysed. Results show good agreement with experimental trends.     

高速列车车轴用EA4T钢腐蚀疲劳性能研究

目的 研究腐蚀环境中EA4T车轴钢疲劳性能,为车轴的腐蚀检测和使用寿命评估提供依据.方法 采用旋转弯曲疲劳试验机,在人造雨水模拟的腐蚀环境和空气环境中,对EA4T车轴钢试样进行疲劳试验,以获得不同环境下试样的疲劳S-N曲线、表面损伤以及裂纹扩展规律.然后对扩展裂纹进行概率统计,通过扫描电镜对疲劳失效的断口进行观察,并分析对比不同环境中裂纹扩展门槛值的变化.结果 空气环境中,试样的疲劳极限为355 MPa,而在腐蚀环境中,试样不存在疲劳极限,107循环周次对应的疲劳强度降低到245 MPa,相比空气环境中降低了31％.Gumbel分布统计与Weibull双参数分布统计相比,更适合描述EA4T车轴钢试样表面腐蚀裂纹长度随加载次数的变化.腐蚀环境中,疲劳裂纹萌生于表面腐蚀坑,并存在多个裂纹源.腐蚀环境显著降低了试样裂纹扩展门槛值,空气环境下,该值为6.29 MPa·m1/2,腐蚀环境下降低到4.1 MPa·m1/2.结论 腐蚀环境降低EA4T钢疲劳寿命的主要原因是,腐蚀环境降低了裂纹扩展门槛值,加快了裂纹萌生以及短裂纹扩展.而当裂纹达到一定长度时,腐蚀环境对裂纹扩展几乎没有影响.     

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。     

Fatigue crack propagation behavior of K40S cobalt-base superalloy at elevated temperature

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＤｕｅｔｏａｇｏｏｄｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒｕｐ ｔｕｒｅｓｔｒｅｓｓａｎｄｅｘｃｅｌｌｅｎｔｈｏｔｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｆｔｅｒｐｒｏ ｌｏｎｇｅｄｅｘｐｏｓｕｒｅ ,ｃａｓｔｃｏｂａｌｔ ｂａｓｅｓｕｐｅｒａｌｌｏｙｓａｒｅｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｍａｎｙｍｉｌｉｔａｒｙａｎｄｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｅｎｇｉｎｅｓａｓｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ[1,2 ] .Ｋ4 0Ｓａｌｌｏｙｉｓａｃｏ…     

SiC维纤增强钛基复合材料的疲劳裂纹扩展速率

用箔-纤维-箔法制备SiC纤维增强Ti-6Al-4V复合材料,研究复合材料在加载频率f=10Hz、应力比R=0.1、最大应力σmax=300MPa条件下的疲劳裂纹扩展速率(da/dN),并采用扫描电子显微镜对疲劳破坏断口进行观察和分析。结果显示,在该加载条件下,复合材料第Ⅱ阶段疲劳裂纹扩展速率符合高斯函数。断口观察表明,复合材料的基体在裂纹稳态扩展区出现明显的疲劳条带,复合材料的疲劳损伤可以分为纤维断裂、基体开裂和纤维/基体界面脱粘等多种形式。     

316不锈钢的裂纹扩展性能

从实用出发对3168不锈钢管材进行了热循环下的裂纹扩展试验,试验表明该材料在交变热应力下的裂纹扩展速率缓慢,带裂纹的管道在监督下可以继续运行。     

淬态晶相对块状Zr-Al-Ni-Cu非晶合金疲劳断裂的影响

研究了带有淬态晶相块体非晶合金的对称循环疲劳断裂。结果表明，粗大的晶相促进疲劳裂纹的萌生，而完全非晶试样及带有细小晶相试样的裂纹萌生于样品的表层。非晶基体断口为典型的非晶疲劳条纹。在晶相处为典型的瞬断断口形貌，非晶基体疲劳条纹的间距远大于晶体疲劳条纹的间距。