不同温度下1Cr18Ni9Ti钢高温疲劳与蠕变的交互作用

为研究不同温度下高温疲劳与蠕变的交互作用,分别在600,625,650,675,700℃下对1Cr18Ni9Ti钢进行静态蠕变试验和高温疲劳-蠕变试验,得到了蠕变寿命和高温疲劳-蠕变寿命,并用数值模拟计算得到了不同温度下的高温疲劳寿命;之后,综合上述数据计算出了蠕变损伤和高温疲劳损伤,再结合带交互作用系数的寿命预测公式得到了不同温度下高温疲劳和蠕变的交互作用系数,最后研究了温度对交互作用系数的影响。结果表明:温度低于625℃时,交互作用系数为负数;温度高于625℃时,交互作用系数为正数;随着温度升高,交互作用曲线向蠕变损伤方向弯曲。     

12Cr1MoV钢蠕变-疲劳交互作用特性曲线研制

在12Cr1MoV钢母材和焊接接头两种材料的疲劳寿命，蠕变寿命和蠕变-疲劳交互作用行为试验研究工作的基础上，在国内首次得出了可供工程应用的12Cr1MoV钢的蠕变-疲劳交互作用寿命评定曲线，并与ASME规范的相关曲线进行了比较，应用该曲线对一实例做了寿命评定。     

蠕变与疲劳交互作用下裂纹扩展速率的探讨

指出疲劳与蠕变交互作用的过程可以看作是蠕变与疲劳叠加作用的过程,其蠕变应变规律应由疲劳蠕变曲线描述,并根据静蠕变与疲劳蠕变时间百分比寿命曲线基本重合的实验结果,导出了静蠕变应变与疲劳蠕变应变之间的关系式。经过对疲劳与蠕变交互作用下的应力-应变迟滞回线的分析,导出了在一个周期内蠕变应变能密度增量的计算式。还指出在疲劳与蠕变交互作用下应变能密度增量是一个综合性的损伤变量,应变能密度增量应等于疲劳应变能密度增量与蠕变应变能密度增量之和。然后参照纯疲劳的研究过程,导出了基于能量密度增量的在疲劳与蠕变交互作用下的裂纹扩展速率表达式,该表达式得到了316L钢在400℃下梯形应力波加载实验数据的支持。     

X12CrMoWVNbN10-1-1钢的蠕变-疲劳交互作用及断裂机理

在620℃下对X12CrMoWVNbN10-1-1钢进行不同应力比(0.2～0.4)和保载时间(0.3～1.5 h)下的载荷控制的高位保载蠕变-疲劳试验,对其蠕变-疲劳交互作用及断裂机理进行了分析。结果表明：试验钢的蠕变-疲劳寿命与保载时间呈指数关系,保载时间越长,应力比对蠕变-疲劳寿命的影响越小;从应变角度定义的蠕变-疲劳交互作用因子能够很好地反映稳定阶段的真应力-真应变迟滞回线与蠕变-疲劳寿命的相互作用;试验钢的蠕变-疲劳断裂模式为韧性断裂;当保载时间较短(0.3,0.5 h)时,疲劳损伤抑制蠕变损伤,损伤主要受循环中的疲劳载荷控制,断口中韧窝由疲劳主导作用下的晶界滑移变形引起;当保载时间较长(1.0,1.5 h)时,疲劳损伤促进蠕变损伤,损伤主要受与时间有关的蠕变载荷控制,断口中韧窝由夹杂物或第二相颗粒脱落所致。     

蠕变-疲劳交互作用下P92钢的循环变形行为

在625℃下对P92钢进行了蠕变-疲劳试验,分析了应变幅(0.4%～1.4%)和保载时间(30～300 s)对P92钢循环变形行为的影响,探讨了蠕变-疲劳交互作用下的微观机制,并与低周疲劳试验进行了对比。结果表明：蠕变-疲劳交互作用引起P92钢从非Masing特性向Masing特性转变,且保载时间内的应力松弛导致蠕变-疲劳载荷下的循环软化加速;疲劳过程中P92钢微观结构发生非均匀变化,位错密度降低,最终形成长条状亚晶结构,而蠕变-疲劳过程中P92钢的微观结构变化和位错密度降低程度更加均匀、显著,最终形成等轴状亚晶或位错胞结构,并伴有沉淀物粗化现象。     

1.25Cr0.5Mo钢缺口试样高温疲劳蠕变交互作用的试验研究

通过对1.25Cr0.5Mo钢半圆和V型缺口试样520℃和540℃环境下应力控制的梯形波加载试验,对1.25Cr0.5Mo钢缺口试样高温环境下疲劳蠕变交互作用的规律进行了研究。研究表明:1.25Cr0.5Mo钢缺口试样在高温环境下对应力的敏感性不高;与光滑试样不同,缺口试样高温环境疲劳蠕变交互作用下的破坏机制以疲劳为主;缺口试样高温环境疲劳蠕变交互作用的断裂寿命主要应力、温度和缺口形状的影响。     

P91钢的蠕变-疲劳交互作用研究现状

综述了国内外关于P91钢的蠕变-疲劳试验,以及前人在试验数据基础上开展的蠕变-疲劳交互作用研究和蠕变-疲劳寿命预测模型研究。综述前人的研究成果,得到了以下结论：应变控制的蠕变-疲劳试验,试验过程中保载时间会发生变化;应变控制的蠕变-疲劳试验认为蠕变与疲劳互相促进作用,应力控制的蠕变-疲劳试验认为疲劳抑制了蠕变;修正的延性耗损模型较适用于预测P91钢的蠕变-疲劳寿命;试验条件相同的情况下,对于CF（Creep-fatigue）试验与RF（Re-laxation Fatigue）试验,CF寿命明显小于RF寿命;利用ASME规范预测的寿命偏于保守,利用RCC-MR/DDS规范预测的寿命稍高于试验值。     

高温结构蠕变疲劳寿命设计方法:从材料到结构

诸多领域中的结构部件长期在高温变载的严苛环境下运行,其服役过程伴随着严重的蠕变疲劳交互作用.面向高温结构长寿命、高可靠服役的迫切需求,蠕变疲劳寿命设计方法日益受到了业界学者们的高度关注.介绍蠕变疲劳交互作用机理,总结复杂蠕变疲劳加载波形下的微观损伤机制.在材料层面,回顾了基于不同理论体系的蠕变疲劳寿命预测方法.在结构层面,重点阐述了多轴应力对蠕变和疲劳损伤的影响并介绍了基于蠕变疲劳损伤交互图的寿命设计方法.此外,介绍从蠕变疲劳裂纹萌生到扩展的蠕变疲劳可靠性分析方法.最后,对本领域今后的发展方向进行了展望.     

金属材料高温蠕变—疲劳损伤研究进展

用于汽轮机转子或涡轮叶片的金属材料长时间在高温环境下受到交变载荷的作用,会发生严重的高温蠕变—疲劳损伤,从而降低了转子及叶片的使用寿命。文中分析了加载条件因素、环境因素、材料特性及热处理工艺等对汽轮机转子钢蠕变—疲劳裂纹形成及扩展的影响,从疲劳裂纹萌生原因、蠕变阶段材料的组织变化及疲劳—蠕变的交互作用综述了汽轮机转子钢疲劳蠕变的损伤机理;并指出以材料的蠕变疲劳损伤机理为基础,建立材料的本构关系及损伤演化方程,将是高温疲劳—蠕变损伤研究的重点。     

三种疲劳蠕变交互作用寿命预测模型的比较及其应用

对疲劳蠕变交互作用寿命预测方法进行简单回顾,并分别介绍从能量耗竭、韧性耗竭、延性耗竭角度提出的三种应力控制疲劳蠕变寿命预测方法.通过文献试验数据和1.25Cr0.5Mo钢520℃应力控制、梯形波加载试验数据对上述三种模型的优缺点和适用范围进行评价.三种方法的预测精度都大大高于传统的频率分离法和应变能频率分离法;能量模型对应力应变控制模式都适用,延性耗竭模型预测精度最高,平均应变速率模型形式最简单,适用于应力控制下纯蠕变、纯疲劳或疲劳蠕变交互作用下的各种失效组合模式,拓宽了Monkman-Grant经验关系式的应用范围,因此具有重要的工程应用价值和应用前景.最后阐述平均应变速率模型的应用步骤.     

钛合金显微组织与疲劳-蠕变复合性能的关系

研究了钛合金显微组织对疲劳-蠕变复合性能的影响后发现,在强烈疲劳-蠕变交互作用下,双态组织具有最好的疲劳-蠕变寿命。     

1.25 Cr0.5Mo 钢高温疲劳蠕变交互作用的寿命预测

通过1.25Cr0.5Mo钢光滑试样540℃环境下应力控制的梯形波加载试验,对1.25Cr0.5Mo钢高温环境下疲劳蠕变交互作用的寿命预测进行了研究。研究表明:在本次试验的情况下,频率分离法、频率分离法的应变能修正法可以变形成一个统一的模型表达式。用此模型对1.25Cr0.5Mo钢540℃环境疲劳蠕变的交互作用进行了寿命预测,预测结果与实测结果符合较好。     

疲劳-蠕变交互作用下挤压筒设计理论及寿命预测模型

大型挤压筒长期在高温下承受循环高压的作用,疲劳-蠕变交互作用引起的筒体变形、开裂已成为挤压筒失效的主因,严重影响了挤压产品的生产效率和成本。着重研究疲劳-蠕变交互作用下的挤压筒服役寿命计算方法,通过对挤压过程下的复杂载荷边界条件建模,引入DDM方法分析多层挤压筒应力分布,并在此基础上通过试验获取挤压筒材料H13在服役温度下的疲劳和蠕变本构模型,通过逐步迭代计算疲劳、蠕变损伤与应力分布的演变,预测损伤累积到达临界值。提出的挤压筒疲劳蠕变寿命预测理论可为大型挤压筒设计提供新的准则,也可指导维修挤压筒修正各层筒间的过盈量和控制挤压生产工艺设计,以延长挤压筒整体的使用寿命。     

核电管材奥氏体不锈钢热机械疲劳行为研究进展

对过去50年发表的核电管材奥氏体不锈钢热机械疲劳行为研究的文献进行综述.首先对热机械疲劳测试概念的准确定义进行阐述,并对国内外主要的热机械疲劳测试方法标准化的历程进行了系统回顾.对热机械疲劳加载下奥氏体不锈钢循环力学响应的非对称性特征进行描述.对高温疲劳加载下奥氏体不锈钢的主要变形及损伤机理,动态应变时效、氧化和蠕变的典型表现形式、微观作用机理及其与疲劳损伤的交互作用进行了详细分析.依据温度循环的最高值与材料蠕变损伤发生的临界温度间的关系,分别讨论了低温区和高温区内材料的热机械疲劳寿命行为.低温区内材料的主导失效机理是纯疲劳或氧化-疲劳交互作用,高温区内蠕变-氧化-疲劳三者间的复杂交互作用决定了材料的疲劳寿命行为.在归纳总结的基础上,对核电管材奥氏体不锈钢的热机械疲劳研究提出了几点展望.     

高温多轴疲劳损伤与寿命预测研究进展

介绍国内外疲劳一蠕变交互作用研究的一些进展，其中包括微观裂纹萌生及扩展机理的研究、高温多轴疲劳一蠕变实验的发展。对四种具有代表性的疲劳一蠕变损伤累积模型及寿命预测方法，即线性损伤累积模型、损伤率法、延性耗竭法和过应力法进行较为详尽的描述，并对这几种方法在多轴领域的改进和推广进行重点介绍。     

一种基于熵增理论的疲劳-蠕变交互作用损伤模型及试验验证

根据经典热力学理论,材料疲劳-蠕变交互作用下的损伤过程可视为系统熵增的累积,当熵增积累到临界值时,材料发生失效断裂。按此理论,并基于连续损伤力学和能量守恒定律,以系统熵增的变化来描述材料损伤,建立了一种疲劳-蠕变交互作用的损伤模型。为验证该模型,进行了540℃和520℃环境下1.25Cr-0.5Mo钢应力控制的梯形波加载试验,以材料的残余应变反映熵增积累,选取残余应变的变化作为损伤变量,用上述损伤模型进行了材料疲劳-蠕变交互作用的损伤演化描述,结果表明实测损伤点数据与该模型的损伤演化规律符合较好。     

在蠕变—疲劳条件下评估固溶温度对GH135合金性能的影响

就GH132合金在900℃和980℃的固溶温度下的高温拉伸性能、常规持久、高温低周疲劳和蠕变-疲劳交互作用性能进行了对比试验研究。提出了一种简便的评估固溶温度在蠕变-疲劳条件下对合金性能影响的方法。应用这种方法,可以为合金选定适合在蠕变-疲劳条件下工作的固溶温度。这种方法也可用于新材料研制、选材和对其它工艺参数的筛选。     

航空发动机高温部件的寿命预测方法

对航空发动机高温部件蠕变以及疲劳/蠕变交互作用下寿命预测中所涉及的关键技术——高温部件的寿命预测方法进行了系统的综述,评述了各种理论的基本思想、特点及发展前景。本文总结的各种疲劳寿命预测方法对进一步研究发动机高温部件的疲劳寿命是有工程参考价值的。     

基于ASME规范案例2843的加氢反应器蠕变-疲劳强度分析与考核

对ASME规范案例2843进行较为具体的解读,并在蠕变和疲劳交互作用下,结合高温加氢反应器的实例进行了说明。该蠕变-疲劳分析的过程包括应力强度校核、忽略蠕变影响的判定、应变和变形校核、蠕变分析、疲劳分析和蠕变-疲劳交互曲线验证。与ASME规范案例2605-2相比,ASME规范案例2843所适用的材料更广泛,对应的温度范围和最大服役寿命也更明确。得到的结论是:蠕变损伤的破坏大于疲劳损伤,工程实际应更多关注蠕变损伤,进行足够的结构加强,减小蠕变失效。     

基于损伤力学的铸造起重机疲劳-蠕变寿命分析

以连续损伤力学(continuum damage mechanics)理论为基础,针对铸造起重机主梁在中温及组合应力状态下的疲劳-蠕变损伤进行了研究。通过对Q235试件的中温疲劳试验,分别对扭转与拉伸状态下的铸造起重机主梁平均应变进行了分析,推导出了中温状态下的铸造起重机主梁在组合应力状态下的疲劳-蠕变损伤交互作用的损伤模型。在此基础上,研究了铸造起重机箱型梁在损伤后的有效截面尺寸分配原则和计算依据。通过Q235试件拉伸与扭转试验,证明该疲劳-蠕变损伤模型与试验数据符合度较高。通过180/50t铸造起重机工程验证,表明该模型具有较好的寿命预测能力。