DZ125高温合金超高周疲劳裂纹萌生与扩展

裂纹的萌生与扩展是研究合金材料超高周疲劳行为的重要方面。本研究分析与探讨了温度和表面状态对DZ125合金的超高周疲劳裂纹萌生与扩展特征的影响。不同温度下,DZ125合金的超高周疲劳裂纹萌生位置和扩展方式不同。室温下,裂纹均沿表面起源,裂纹扩展以拉伸模式为主;700℃下,裂纹均沿亚表面起源,裂纹扩展以剪切模式为主。室温下,DZ125合金经激光冲击处理前后的超高周疲劳裂纹萌生位置和扩展方式均存在差异。经过激光冲击处理后,裂纹萌生于合金的内部孔洞缺陷,裂纹扩展完全以剪切模式进行。     

实Gauss小波在三维面形测量中的应用

在基于连续小波变换(CWT)的三维面形测量过程中,小波函数的选择起到关键作用。已有文献对实墨西哥帽小波的表现展开了讨论。考虑到墨西哥帽小波、莫莱小波、DOG犬小波和盖博小波均由Gauss窗函数生成,墨西哥帽小波是Gauss函数的二阶导数,本文对实Gauss小波在三维测量中的应用进行深入讨论。理论分析了利用实小波函数经由Hilbert变换实现三维面形重建原理,完成了基于实Gauss小波的三维面形测量的模拟和实验。     

超声冲击强化对TC4钛合金拉压疲劳性能的影响

静荷载25 N、振幅30μm、冲击数36 000次/mm2下对TC4钛合金去应力退火及固溶时效两种状态进行超声表面冲击强化处理,研究其对TC4拉压疲劳性能的影响。对处理后的微观组织、硬度、强塑性变形(SPD)层、残余应力、疲劳性能和断裂特征进行分析。结果表明:处理后在TC4表面均获得约40μm深的强塑性变形层、表面硬度及残余压应力均被提高、表面粗糙度有较好的维持、两种状态的108周次的疲劳强度分别提升7.0%和10.7%;10~6周次前裂纹主要由表面萌生,10~6周次后裂纹源核心表现为SPD层与核心之间的变形α相,其形状狭长且平行于试件边缘。建立经典材料力学模型对其轴向应力进行分析,有助于理解内部裂纹源。     

DZ125合金超高周疲劳微观裂纹萌生机制

DZ125合金具有优良的综合性能表现,已被广泛应用于燃气涡轮高温部件的铸造。关于DZ125合金的疲劳问题研究已有较多文献报道,但从微观断口分析的角度系统阐述该合金超高周疲劳裂纹萌生及失效机制的研究则相对较少。通过研究发现,随着疲劳强度的降低,疲劳数据离散性有增大的趋势;较小的疲劳应力（小于220 MPa）所对应的疲劳寿命并未有明显增加,上述特征与疲劳微观裂纹萌生机制的改变直接相关。在高应力作用下,疲劳裂纹倾向于从材料的表面或次表面萌生,巨型二次裂纹成为其断口形貌的主要特征;在低应力状态下,材料内部的孔洞缺陷是疲劳裂纹萌生的主要区域,并严重影响材料的疲劳寿命。驻留滑移带（PSB）可导致表面粗糙区的形成,成为裂纹尖端的主要特征。主裂纹与其他二次裂纹存在竞争关系,并最终引起疲劳断裂的发生。基于Murakami公式,DZ125合金在裂纹萌生阶段的平均应力强度因子为3.15 MPa·m^1/2,裂纹快速扩展阶段的平均应力强度因子和材料的断裂韧性（K_IC）分别为7.72和15.70 MPa·m^1/2。     

小波函数频域旁瓣对三维重建效果影响研究

利用连续小波变换实现三维重建过程中,其重建效果往往取决于小波函数的选择。小波函数在空域和频域的表现,决定着数据处理的效率和效果。不同的小波函数自身具有不同的表现,其频域部分往往有不同的旁瓣产生。讨论了复Gauss系列小波频域旁瓣对三维面形重建的影响,计算得到复Gauss小波随微分阶数增加其旁瓣有变小的趋势,理论分析和实验结果均得到其局部分析能力呈趋好的规律。通过引入复Morlet小波和Mexican hat小波函数,进一步验证了频域旁瓣对重建效果的规律性影响,实验结果与理论分析吻合较好。     

铝锂合金2198-T8高周疲劳性能及其裂纹萌生机理

选用第3代铝锂合金2198-T8材料,对其力学以及高周疲劳性能进行了研究。结果表明,相对于其它航空铝合金材料,2198-T8在抗拉强度和屈服强度上均有不同程度的提升,并具有较强的抗疲劳性能,但疲劳数据的离散性却随着施加应力的减小而增大。利用扫描电子显微镜(SEM)及其自带的能谱分析(EDS)功能对疲劳裂纹萌生机理进行深入研究。研究发现,位错的增殖、运动和塞积是2198-T8疲劳裂纹萌生的主要原因,疲劳裂纹易于从驻留滑移带(PSB)以及挤出带形成的粗糙区域萌生。不同应力状态下,由材料内部缺陷引起的疲劳断裂现象是致命的,对疲劳寿命有巨大影响,最高可使疲劳寿命降低90%以上。裂纹萌生机制的不同可引起疲劳寿命的较大变化,合理地解释了疲劳数据的离散性问题。     

小波变换在三维面形测量中的最佳小波的选择

在几种不同的复小波函数内优选出表现最佳的小波进行小波间比较,利用连续小波变换(CWT)对同一图像进行恢复处理。通过比较不同小波的频域分布、恢复图像的效果和在恢复不同图像所得到的数据表明,复Morlet小波中的cmor1-1小波相对于其它小波在恢复图像中更具有优势。计算机模拟和实验验证了该结论的正确性和可行性。