疲劳损伤钢件延寿机理及效果

在恒应变ε=±0.5%和ε=±0.8%控制下,对淬火和600℃回火的40Cr钢试样进行疲劳循环加载,求得存活率为90%时的寿命Nf,将另一组试样疲劳加载到少于Nf的不同周次,在保护介质下550℃加热2小时(称为修复退火)后,测残余疲劳寿命。当损伤主要是微观结构变化时,退火效果随损伤周次增加而提高。其原因是存在试样中的应变能在修复退火中作为附加的驱动力,促使微观组织向均匀和稳态转变,延缓了碳化物界面裂纹的形成。但当损伤促使微观裂纹形成时,退火不能使其愈合,修复效果降低,所以有一个最佳的修复退火时机。此时进行修复退火,使疲劳总寿命提高2倍。但对高周次疲劳损伤,进行修复退火不能愈合裂纹和延长寿命。对它进行中温热静等压(hotisostaticpressure,HIP)处理,可提高总寿命2.4倍。中温热静等压使试样表面硬度、残余压应力都增加,可减缓微裂纹的萌生和扩展。试样的电阻率变化能够检测微观结构疲劳损伤程度和修复效果。     

疲劳损伤件中间退火修复后的微观变化

对 40 Cr钢经淬火和高温回火的试样在恒应变ε=± 0 . 5 %下进行了疲劳寿命测定 ,并与相同加载条件下 ,不同疲劳损伤程度而经过中间退火修复后的疲劳寿命进行了对比 ,发现经过中间退火修复后 ,极限强度下降不超过 7% ,但疲劳总寿命是原来未经退火修复的二倍。修复效果和延寿效果与循环应变量和循环周次有关     

中间退火使疲劳损伤钢延寿的微观力学解释

在恒应变控制下测试调质合金钢试样 90 %存活率的疲劳寿命Nf,然后将其他试样分别疲劳损伤到 0 .1Nf、0 .2 5Nf、0 .5Nf、0 .8Nf周次后进行中间退火 ,再继续测试剩余疲劳寿命。结果表明中间退火可以延长疲劳寿命。微观检验表明 :调质钢是由弥散碳化物质点和铁素体组成的两相组织 ,碳化物是裂纹源。借助于静载荷下解理断裂的微观力学模型和公式 ,可以解释微观参数对在碳化物或碳化物与基体界面萌生微观裂纹和向基体延伸的影响 ,但必须考虑随着疲劳损伤而发生的微观参数的变化。用此微观力学模型和公式也可以解释中间退火延寿机理。中间退火消除了胞状结构 ,使杆状碳化物转变成球状碳化物 ,减少了应力集中、扩散了晶区的有害元素 ,恢复和提高了萌生裂纹的表面能 ,恢复了材料的有效门槛值ΔKth·eff,减慢了由微观裂纹向宏观短裂纹扩展速率 ,从而恢复或提高了材料的疲劳寿命     

疲劳损伤及中间退火修复的40Cr试件的微观结构分析

利用透射电子显微镜对原始态、疲劳损伤态以及疲劳损伤后经中间退火修复的40Cr钢的微观结构进行研究。结果表明，经高温回火的40Cr钢的原始试样由于合金元素铬的存在使其回火稳定性较高，组织基本上保留了原板条马氏体的形貌。沿板条界或在板条中分布着粒状碳化物M7C3和M23C6，另外在较宽的板条中还有细长的杆状M3C碳化物存在，疲劳损伤态的试样的组织中位错组态与原始态的不同，部分区域位错缠结成位错墙结构，还有一些区域观察到位错胞结构，而且损伤后M23C6碳化物的形貌变大，杆状M3C碳化物的数量增加，杆的长度减小，经过中间退火修复后，碳化物周围的位错缠结减少，而且位错胞的壁厚减小，位错密度降低，在整个组织中只发现了大块圆球状的M23C6碳化物均匀分布，从微观亚结构分析这三种状态的试样的组织存在一定的差异，因而表现为其力学性能和疲劳总寿命都有所不同。     

直流电脉冲修复LY12CZ铝合金疲劳损伤的研究

利用铝合金的导电性可对其损伤进行电修复,由于损伤可导致电阻变化,试样修复前后电阻值的变化可以作为判断修复程度的参考依据。将厚度为2mm的LY12CZ铝合金板材在225MPa不同循环周次下造成疲劳损伤,采用直流电脉冲修复损伤试样,并用电桥测量原始、疲劳后和修复后试样的电阻。用光学显微镜和透射电镜观察组织变化。结果表明,LY12CZ铝合金试样疲劳后,电阻值增加,经过电脉冲处理后,电阻减小,但并未恢复到原始试样的电阻值。用电阻变化可大致判断疲劳损伤的修复程度。在最大电流密度为175A/mm2下的直流电脉冲最佳的修复时间为0.8s。LY12CZ铝合金疲劳后位错密度增加,电脉冲处理后位错密度减少,并可以改变强化相与基体的界面结合程度。     

疲劳损伤对材料疲劳性能的影响

研究疲劳损伤对疲劳性能影响是疲劳累积损伤理论的一个重要方面。本文根据大量疲劳性能测试的数据,讨论了高周疲劳中的French线问题,损伤过程中疲劳极限变化规律及物理背景,二级载荷作用下疲劳断口分析等问题。     

45钢疲劳损伤的热处理修复机理及其规律研究

通过对45钢疲劳损伤恢复机理及其规律研究,再现疲劳损伤发展过程中的微观组织结构变化,分析了回火温度对疲劳损伤恢复的作用,发现选择回火温度具有“阈值性”。当回火温度与阈值相吻合时,可改变材料的微观结构组态,降低材料的脆性,采用盐浴回火可减少热处理恢复金属材料疲劳[损伤引起的变形,并使45钢的疲劳寿命显著提高。     

疲劳损伤演变方程与寿命估算—连续损伤力学的应用

基于连续损伤力学理论阐述了有关损伤和疲劳损伤的某些基本概念，包括连续性，损伤度，损伤演变和脆性破坏过程等。关于低周和高周疲劳，分别扼要说明了若干疲劳伤理论模型与方程。最后，依据疲劳过程中损伤演变与残余强度关系，作者建立了实用的疲劳损伤演变方程（包括四种函数形式）。     

复合材料损伤与疲劳研究的进展

层合复合材料由于疲劳载荷产生的损伤因素很多,都将影响材料的强度、刚度与寿命,其中关键问题是在循环载荷下估算它的残余寿命。目前国内外研究复合材料的损伤力学有两种方法,是相辅相成的。本文最后概述了层合复合材料各种损伤对刚度降估算和基体横向裂纹对残余寿命估算研究进展。     

疲劳损伤演化的机理及损伤演化律

疲劳是由材料内部的损伤演化导致的,但损伤演化的机理目前尚不清楚。根据原子运动的热扰动,当原子的活性能大于某一临界值时,原子将从原平衡位置逃逸并产生空穴。当材料受循环应力作用时,因原子平衡位置的变化而导致热扰动所产生的空穴不能完全相互湮灭,从而形成缺陷或导致其发展。这一观点不仅可以说明疲劳损伤演化的机理,而且可以把损伤演化速率与原子逃逸过程的速率联系起来,从而可以提出一种具有机理性依据的疲劳损伤演化律的一般形式。这种形式的损伤演化律,是与已知的金属材料损伤寿命关系相一致的。讨论并给出对称循环下损伤演化律的具体形式,并依据该演化律讨论损伤的累加方式。     

结构钢光滑试样的R-S-N曲线和等寿命图

基于金属材料非对称循环疲劳极限的估算公式、Ｒ－Ｓ－Ｎ曲线方程和等寿命曲线方程,给出结构钢光滑试样的疲劳极限估算公式、Ｒ－Ｓ－Ｎ曲线方程和等寿命曲线方程及用其方程绘制的Ｒ－Ｓ－Ｎ曲线与等寿命图。     

结构钢光试样非对称循环疲劳极限的估算

提出结构钢光试样非对称循环疲劳极限估算公式。该公式与Ｃｅｐｅｈｃｅｈ和Ｇｏｏｄｍａｎ方程相比具有简便，精确的特点。     

钛合金缺口试样非对称循环疲劳极限的估算

基于金属材料非对称循环疲劳极限的估算公式、R－S－N曲线方程和等寿命曲线方程，给出钛合金缺口试样的疲劳极限估算公式、R－S－N曲线方程和等寿命曲线方程及用其方程绘制的R－S－N曲线和等寿命图。     

钛合金光滑试样非对称循环疲劳极限的估算

基于金属材料非对称循环疲劳极限的估算公式、R-S-N曲线方程和等寿命曲线方程,得出钛合金光滑试样的疲劳极限估算公式、R-S-N曲线方程和等寿命曲线方程及用其方程绘制的R-S-N曲线和等寿命图。     

飞机结构疲劳损伤的工程类比法

重点论述工程类比法在基于飞参数据进行飞机结构疲劳损伤计算中的应用.通过对两种机型、60多架飞机30000多飞行小时数据的计算分析,提出结构疲劳损伤值(取对数后)与材料常数m成线性关系的观点.用工程类比法计算出的多架飞机累计损伤结果,其相对轻重水平,基本不随m值的不同而改变.在比较多架飞机疲劳损伤情况时,可以排除材料常数m的影响.     

40Cr钢的三点弯曲疲劳损伤在线跟踪测量

用系统分析的方法，在线跟踪观察40Cr钢的三点弯曲疲劳损伤过程。实验结果表明，用系统分析的方法提取损伤参数，能够反映材料的三点弯曲疲劳损伤整个过程；实验结果也从一个方面验证了双线性损伤规律的合理性。此外在相同的实验条件下，损伤参数直观、敏感地反应出试样表面状态等因素对疲劳寿命的影响。     

海洋平台用高强度钢多次补焊的疲劳分析

对海洋平台用高强度钢焊接接头多次补焊的疲劳性能进行试验研究，给出采用威布尔分布下的寿命估算式及R-S-N曲线。考虑到多次补焊后焊趾外移造成的焊接角的变化，应用有限元方法计算试样的应力分布，给出焊趾处的应力集中系数，由此进一步分析多次补焊对焊接接头疲劳性能的影响。