AF1410与300M钢的腐蚀冲击疲劳行为

根据舰载飞机起落的服务条件提出了腐蚀冲击概念和试验方法，考察了两种起落架材料在盐水中的腐蚀冲击疲劳行为，包括冲击疲劳寿命，裂纹萌生与扩展速率。尽管两种材料在空气中的冲击疲劳寿命几乎相等。但300M钢在盐水中的冲击疲劳寿命下降幅度较大。在盐水介质中，氢脆加速300M钢冲击疲劳裂纹的萌生和扩展。局部塑性变形区优先腐蚀促使AF1410钢的裂纹萌生，盐水对AF1410钢的裂纹扩展速率没有影响。     

WE94镁合金长寿命疲劳小裂纹萌生和扩展行为研究

镁合金作为结构材料在汽车、航空、航天等领域有广泛的应用前景,在实际服役过程中存在高频振动荷载的长期作用。为解决镁合金结构件在长寿命服役条件下的安全与可靠性问题,基于旋转弯曲和超声振动加载两种疲劳实验方法,研究WE94镁合金在高周与超高周区间（104～109周次）的疲劳强度与失效机制。结果表明,疲劳裂纹萌生于沿基面的滑移带并在断裂面上形成解理状“小平面”形貌;而在疲劳小裂纹扩展初期,裂纹面存在大量细小平行状条带,该条带于裂纹尖端与孪晶带的交互作用过程中形成。因此,镁合金疲劳小裂纹的萌生与扩展过程对材料局部微结构形态与变形机制表现出密切的相关性。     

非对称循环加载下燃气轮机叶片材料疲劳寿命预测

燃气轮机叶片在实际工作过程中,易受到非对称循环载荷作用而发生疲劳失效。为便于准确地预测非对称循环加载下叶片材料的裂纹萌生及扩展寿命,首先考虑平均应力效应和高应力区的塑性变形影响,对Chaboche模型进行改进,然后将改进的Chaboche模型和Walker裂纹扩展公式相结合,建立了一种非对称循环载荷作用下裂纹萌生及扩展综合寿命模型,并用试验数据进行验证分析。结果表明,该模型预测得到的裂纹萌生寿命、裂纹扩展寿命与试验数据基本吻合,验证了新模型的适用性和准确性,为燃气轮机叶片损伤分析和寿命预测奠定理论基础。     

镁合金疲劳的研究进展

对近年来有关镁合金疲劳的研究进行了总结,考察了材料性质、腐蚀介质、高温环境等多种因素对镁合金疲劳性能的影响,并对裂纹萌生及扩展方式进行了分析,归纳了提高镁合金疲劳性能的方法--改善材料质量及表面强化处理或涂层处理,对镁合金疲劳性能的研究进行了展望.     

腐蚀条件下高强钢超高周疲劳性能及损伤机理研究进展

在疲劳载荷作用下，材料发生裂纹萌生、扩展直至断裂的周次在107以上的过程被称为超高周疲劳。部分高强钢机械部件需在恶劣环境中服役，服役期间承受的疲劳载荷周次高达108～1011，高强钢在腐蚀环境中的超高周疲劳问题成为影响结构可靠性、安全性的关键问题，是航空航天、汽车、高铁等领域亟待解决的难点。得益于金属材料在传统疲劳问题上的总结积累与先进试验手段的助力，诸多学者开发出多种新的试验方法，有针对性地对高强钢在腐蚀条件下的超高周疲劳问题展开研究。目前，关于腐蚀条件下高强钢超高周疲劳性能退化规律及损伤机理、腐蚀条件下裂纹萌生竞争机制及裂纹初期扩展行为、氢对高强钢超高周疲劳性能及颗粒亮面形成机制的影响等核心问题的认识愈发清晰，逐渐从对试验现象的描述与归纳深入到对损伤机理的探索与推演，而且部分研究成果已经逐步在工程实践中得到应用。本文首先从S-N曲线等角度简述了高强钢无腐蚀条件下的超高周疲劳损伤特征;然后总结了典型腐蚀介质对高强钢超高周疲劳性能的影响，并指出氢脆断裂为高强钢在腐蚀环境中的断裂机理之一;随后详述了氢对高强钢超高周疲劳性能及颗粒亮面形成机制的影响研究进展;最后对几个关键问题进行了展望。     

基于损伤力学的疲劳裂纹萌生及扩展规律研究

针对金属构件疲劳裂纹的萌生、扩展寿命及其规律等问题,应用损伤力学理论与有限元相结合的方法,建立了计算疲劳裂纹全寿命的统一模型。引入附加载荷法,通过MATLAB编程计算,实现了对刚度矩阵的连续计算,并给出了编程的流程。通过对单个单元的损伤计算,得到了单元从无损到破坏过程中等效应力的变化;通过计算各个构件损伤单元寿命,进而给出了金属构件总体疲劳寿命。分析得到了微裂纹萌生及扩展寿命占总体疲劳寿命的80%以上,并应用有限元软件ANSYS模拟给出了缺口件裂纹萌生及扩展过程。理论计算的结果与试验数据对比基本一致,验证了本工作方法的准确性。     

变形镁合金AZ80的腐蚀疲劳机理

根据挤压镁合金AZ80人工时效热处理(T5-177℃,16 h)前后分别在空气和NaCl介质中的疲劳寿命,研究了变形镁合金的腐蚀疲劳机理以及β相在腐蚀疲劳中的作用.结果表明:时效可导致AZ80组织β相体积分数增加、拉伸强度和硬度提高,可明显地提高在低应力水平下的腐蚀疲劳寿命.在空气中,疲劳裂纹萌生于表层和亚表面中的夹杂物;而在腐蚀介质中,腐蚀疲劳微裂纹萌生于试样表面的腐蚀坑,点蚀坑萌生于与β相相邻的α相.疲劳断口可见河流花样、二次裂纹、韧窝,具有解理特征.阳极溶解是挤压镁合金AZ80的腐蚀疲劳机制.     

返回料添加比例对K44合金热疲劳性能的影响

研究了返回料添加比例对新型抗热腐蚀高温合金K44热疲劳性能的影响.结果表明:新料和返回料合金试样V型缺口尖端主裂纹扩展长度与热循环次数之间遵循L=bNa规律.新料合金热疲劳裂纹萌生和扩展速率最低,随着合金中返回料比例的增大,热疲劳裂纹萌生速率和扩展速率也增大.热疲劳裂纹萌生于V型缺口尖端附近区域,沿枝晶间、晶界和开裂的碳化物扩展,主裂纹扩展以裂纹尖端连续开裂的形式进行.返回料合金由于氮含量增加导致共晶和夹杂物增多,碳化物聚集块化,加速了热疲劳裂纹的萌生与扩展.合金经热疲劳实验后,裂纹两侧产生氧化带和γ'相贫化带.     

第二届疲劳与疲劳门坎值国际会议

会议将在该国际委员会的主持下在英国的伯明翰城伯明翰大学内举行。 该会议将涉及到影响金属和其他材料的疲劳与疲劳门坎值一些变化因素:应力、环境、频率、力学性能、温度、加载经历、裂纹闭合、复合加载、表面处理、随机加载、焊缝、几何因素(含裂纹长度)、短裂纹萌生与成长、预测K_(th)与裂纹成长率的机制与模型。疲劳损伤与裂纹成长率的测定。非扩展裂纹与数据可靠性的准则。非常欢迎有下列一些领域内关于提高构件疲劳寿命的一些成果:     

金属材料低温疲劳性能的预测方法

本文总结了作者近来研究金属低温疲劳取得的进展,主要内容包括:疲劳极限的热激活模型、应变疲劳公式、疲劳始裂寿命和裂纹扩展速率的定量预测方法、疲劳裂纹扩展机制脆转模型。当室温下的疲劳极限和门槛植ΔK_(th)确定后,应用本文的方法可根据拉伸性能定量预测材料在低温下的疲劳极限、应变疲劳寿命、疲劳始裂寿命和裂纹扩展速率,并且不需要低温疲劳试验和经验修正。     

超声疲劳试验方法对S06钢疲劳性能及裂纹萌生机制的影响

采用超声疲劳试验方法和试样尺寸相近的高频疲劳试验方法对S06钢进行疲劳性能试验,将试验数据和试样断口形貌进行对比,研究超声疲劳试验方法对S06钢疲劳性能和裂纹萌生机制的影响.结果表明:在相同的应力水平下,超声加载频率下S06钢的疲劳寿命高于高频疲劳试验测得的疲劳寿命;超声疲劳试验中裂纹全部从表面萌生,而高频疲劳试样裂纹有表面萌生和内部萌生两种机制.分析了超声加载频率对S06钢疲劳性能和裂纹萌生机制产生影响的原因:对疲劳性能的影响与金属材料的晶体结构和裂纹尖端的化学反应有关,对裂纹萌生机制的影响与试样表层残余应力松弛有关.     

低碳马氏体／贝氏体复合组织的疲劳裂纹萌生行为EI

本文用四点弯曲加载法测定了２０ＣｒＭｎＭｏ钢矩形缺口试样的条件疲劳裂纹萌生寿命，并用微观分析研究了疲劳裂纹的萌生行为。试验结果表明，通过短时等温处理，在低碳马氏体组织中引入２０～３０％贝氏体，可显著提高缺口试样的疲劳萌生寿命。复合组织中的贝氏体虽易于滑移变形引发裂纹，但在存在较大应力集中条件下（ｋｔ≥２），因可同时形成较多的非扩展裂纹，能有效缓和应力集中，从而有利于延长扩展裂纹的形成寿命。     

钙钠玻璃的循环疲劳强度预测

本文提出了一种表征及预测钙钠玻璃光滑和缺口试件在不同载荷条件下疲劳强度的通用方法．因钙钠玻璃中不存在有效的裂纹屏蔽机制,循环载荷在钙销玻璃中不会造成明显的附加损伤,亚临界裂纹扩展受应力腐蚀机制控制,循环疲劳寿命与加载频率无关．缺口试件的缺口疲劳系数Kf与其应力集中系数Kt近似相等．采用文中定义的等效应力做为力学参量,可将光滑及缺口试件在不同加载条件下的SPT图归一化．     

基于开裂能密度及裂纹扩展特性的橡胶隔振器疲劳特性预测

基于开裂能密度的连续介质力学参数及橡胶材料裂纹扩展特性(裂纹扩展速率与撕裂能之关系),获得橡胶部件多轴疲劳特性计算公式,并计算某汽车动力总成橡胶隔振器的疲劳特性。计算与试验对比表明,橡胶隔振器疲劳特性预测(寿命、开裂位置及开裂方向)与实测较一致。预测疲劳寿命分布在实测疲劳寿命的1/2倍分散因子内,满足工程疲劳寿命预测要求。提出的橡胶隔振器多轴疲劳特性预测方法,可用试验效率较高、投入较少的材料裂纹扩展试验代替耗时较多的材料疲劳破坏试验,不仅能为橡胶部件前期疲劳设计提供参考,亦能大幅缩短产品疲劳设计周期。     

金属疲劳裂纹的扩展机制及其在航空工程的应用研究(摘要)

本文对近年来航空材料研究所在一些飞机结构材料的疲劳裂纹扩展的力学行为、微观机制及其影响因素并结合其在材料研制和产品设计的应用研究成果作一简单的评述。一、疲劳裂纹扩展特征及其微观机制一般工程结构材料的疲劳裂纹扩展大致可分为三个阶段,各阶段扩展机制及主要影响因素不同,由于实际构件和试样受组织结构和外部因素(应力状态、温度、介质等)的影响,疲劳裂纹过程及其断口形态往往是多种多样的。在简单拉伸与双轴向拉伸循环载荷下疲劳裂纹出现的宏观取向和相应的主应力状态不同。最近通过多种材料匹配断口细致观察表明,裂     

环境,频率,介质作用方式对35NCD16钢疲劳性能的影响

本文研究了环境、频率、介质作用方式对３５ＮＤＣ１６钢疲劳性能的影响，并利用扫描电镜分析了试样断口形貌。研究结果表明：在１×１０＾６疲劳寿命时，３．５％ＮａＣｌ溶液中的疲劳强度仅为空气的３０％，频率、介质作用方式对疲劳强度都有影响，腐蚀疲劳裂纹萌生与腐蚀坑密切相关，并讨论了影响因素机理。     

腐蚀环境下2E12航空铝合金疲劳裂纹扩展行为研究

采用SEM,TEM及疲劳性能测试等分析测试手段,系统地研究了2E12铝合金在室温空气、潮湿气体及盐雾环境下的疲劳裂纹扩展速率。结果发现2E12合金具有良好的疲劳性能,疲劳裂纹扩展速率优于国外的2524铝合金。利用修正的Paris公式分析腐蚀介质对合金的疲劳裂纹扩展性能影响轻重程度依次为;室温空气〈潮湿气体〈盐雾环境。不同环境条件下合金的疲劳裂纹形貌均表现微观裂纹扩展的晶界小平面、宏观裂纹扩展的疲劳条纹以及剪切撕裂的微观结构。在腐蚀环境下,宏观裂纹扩展表现出更多的脆性裂纹扩展特征,氢脆导致塑性区脆化及腐蚀诱导的阳极溶解是导致裂纹扩展性能降低的原因。     

核电主管道不锈钢在高温高压水环境下的疲劳裂纹萌生行为

利用腐蚀疲劳测试系统研究了高温高压水环境下两种压水堆核电站一回路主管道用不锈钢的腐蚀疲劳裂纹萌生行为。结果表明,316LN奥氏体不锈钢的裂纹主要在材料表面的驻留滑移带处萌生,少量裂纹在两簇驻留滑移带交界的亚晶界面处。含有少量铁素体的Z3CN20.09M奥氏体不锈钢的疲劳裂纹依次在试样表面的驻留滑移带处、相界处和点蚀坑处萌生,但主要是在驻留滑移带处。通过研究高温高压水环境下氧化膜的组成和腐蚀疲劳试样横截面的形貌,分析了疲劳裂纹在滑移带处萌生的机理。最后对比分析两种不锈钢裂纹萌生机制的异同,并讨论了铁素体对材料腐蚀疲劳性能的影响。     

考虑结构裂纹扩展的振动疲劳寿命计算方法

工程实践中任何结构都存在不同程度的裂纹损伤,振动激励下动响应与疲劳裂纹扩展之间互相耦合,直接影响结构振动疲劳寿命.为了考虑结构振动疲劳耦合效应对疲劳寿命的影响,提出了一种考虑结构裂纹扩展的振动疲劳寿命计算方法.分析时,通过建立若干个含不同长度裂纹的结构有限元模型模拟结构裂纹扩展,采用Paris方程分段计算结构振动疲劳裂纹扩展寿命,通过试验确定的固有频率降变化规律反推结构裂纹萌生寿命,最后累计得到结构疲劳总寿命.结论表明,仿真计算结果与试验结果比较吻合.     

2E12铝合金加速腐蚀环境谱下的疲劳裂纹扩展

采用疲劳试验、腐蚀实验、SEM及EDS等分析测试手段,研究2E12铝合金标准中心裂纹试件在加速腐蚀环境谱下的疲劳裂纹扩展,该谱的1个周期包括温湿、热冲击、室温疲劳和盐雾4个环境块。利用修正的Paris公式分析,发现试样在加速谱环境下合金的疲劳裂纹扩展较实验室环境明显加速。合金的疲劳裂纹扩展主要呈现腐蚀疲劳特征。讨论了加速谱对合金疲劳裂纹扩展的影响,其中盐雾、湿热环境下的氢脆导致塑性区脆化及腐蚀诱导的阳极溶解是导致裂纹扩展、性能降低的主要原因。