中碳钢的低周疲劳寿命与塑性应变能

本文研究了中碳钢的低周疲劳寿命与塑性应变能之间的关系。结果表明,对于45钢拉压疲劳N_f=(W_f/ΔW)~(1/a)35钢扭转疲劳N_f=(U_f/ΔU)~(1/b)累积损伤规律∑(n_i/N_(if))~c=1     

工业纯锆的低周疲劳特性及寿命预估

通过轴向对称应变控制法对工业纯锆的低周疲劳性能进行研究，讨论了工业纯锆的循环应力-应变响应、软硬化特性、累积滞后规律、疲劳寿命以及塑性应变能的影响。结果表明：在总应变幅大于0.5%时工业纯锆均表现出循环硬化；工业纯锆疲劳寿命满足Basquin-Coffin-Manson经验关系式，其过渡寿命为1548周；利用塑性应变能对疲劳损伤进行了有效评估，总应变幅度越低，滞回曲线面积越小，即塑性应变能越低，疲劳寿命越长；疲劳断口呈现明显的疲劳辉纹特征，随总应变幅的增加疲劳辉纹的数量减小宽度增加。     

一种新的低周疲劳损伤模型及实验验证

通过316L钢在420℃环境下应力控制的低周疲劳实验,基于连续损伤力学,提出一种新的低周疲劳损伤模型,采用间接反映循环塑性应变能的应力-位移曲线面积的变化作为损伤变量,实验结果与该模型显示的疲劳损伤演变规律符合较好。     

低周疲劳的损伤,损伤变量及测量法

材料在接近使用状态下的力学性能是估算工程构件寿命的基础。本文介绍低周疲劳损伤的物理意义和研究现状,通过对各种实验方法及结果的分析,指出标定损伤变量的重要性。     

管材高温低周疲劳实验方法及数据处理

采用径向应变控制法 ,在MTS880 /810试验机上用d 13mm× 1.5mm的单相α Ti合金管材 ,在 (35 0±1)℃下进行了 5个不同应变量的高温低周疲劳 (HTLCF)实验 ;记录了各自的循环应力—应变滞后环 ,得出了试样的循环响应特征和各试样的高温低周疲劳寿命。对实验数据按Coffin Manson公式拟合出疲劳曲线方程 ,从而绘出了该试材的Δεt— 2Nf 倍寿命关系曲线。考虑到低周疲劳数据的离散性 ,对其中的Δεt=1.0 %和Δεt=1.5 %两个应变量的各 6个试验数据按双参数Weibull分布进行了统计分析。     

夹杂物对FGH96合金低周疲劳寿命的影响及寿命预测

本文通过人工植入Al2O3 和SiO2夹杂物的方法,制备含不同尺寸夹杂物的FGH96合金低周疲劳试样,在650℃下进行不同应变幅的低周疲劳试验,对试样断口进行观察、统计分析,定量分析了夹杂物的尺寸、位置、种类和外加载荷应变幅对低周疲劳寿命的影响,建立了夹杂物特性与低周疲劳寿命的关系。结果表明,应变幅为0.8%,疲劳源区以内部夹杂物为主;当应变幅为0.9%时,疲劳源区为表面夹杂物和不含夹杂物的试样表面的占比增大;当应变幅为1.0%和1.2%时,疲劳源区全部为不含夹杂物试样表面;随应变幅自0.8%增至1.2%,源区位置逐渐由内部夹杂物向表面夹杂物、不含夹杂物的试样表面转移。在应变幅为0.8%时,建立了内部和表面夹杂物面积与低周疲劳寿命的定量关系式,研究了夹杂物种类对低周疲劳寿命的影响,在一定夹杂物尺寸范围内,SiO2夹杂物比Al2O3夹杂物对低周疲劳寿命危害更大,其原因在于SiO2夹杂物周围由于γ’相贫化区的存在而产生的粗大晶粒降低了合金的低周疲劳寿命,同时,研究了夹杂物距试样表面距离与低周疲劳寿命的关系。     

2195铝锂合金的温热低周疲劳行为和疲劳寿命预测（英文）

为研究2195铝锂合金在温热条件下(100和200℃)的低周疲劳行为,首先进行应变控制的低周疲劳试验。结果表明,合金的起始和中值寿命滞回环均呈现中心对称特征。在100℃、应变幅值为0.6%条件下的循环应力响应曲线表现出完全循环硬化特征,而其他条件下的循环应力响应曲线均呈先循环硬化、然后循环软化的循环特征。随后,采用多种低周疲劳寿命预测模型对2195铝锂合金疲劳寿命进行评价。结果表明,基于总应变能密度的寿命预测模型具有最佳的预测精度。最后,为揭示2195铝锂合金的疲劳断裂机理,对不同试验条件下合金的疲劳断口进行观察。结果表明,在100℃、应变幅值为0.6%的条件下,合金断面上的疲劳条纹十分明显,但随着试验温度和应变幅值的升高,合金断面上的疲劳条纹逐渐弱化。在温度为200℃、应变幅值为1.0%条件下的疲劳断口呈明显沿晶断裂特征。     

油气管道的低周腐蚀疲劳研究及剩余寿命预测

针对在役管道严重的腐蚀疲劳倾向性,比较前人相关的研究方法,提出了一种以大试样(480 mm×38mm×12 mm)纯弯曲来研究低周腐蚀疲劳的新方法.以"西气东输"输气用螺旋焊管(X70)为研究对象在两种腐蚀环境下(大气、3%NaCl水溶液)进行了验证实验,并在实验基础上建立了裂纹扩展速率的经验公式dl-dN=a b·ln(p·△K)并确定了常数a、b.根据实验获得的数据结合计算软件Maple估算了两种腐蚀环境下构件的剩余使用寿命,获得的三维关系图对解决实际问题具有指导意义.     

钛合金低周疲劳性能研究

采用轴向应变控制的方法，在Ｉｎｓｔｒｏｎ－１３４３型万能疲劳试验机上测定了ＴＡ５钛合金的低周疲劳性能数据，研究了在循环载荷下该材料的应变与寿命的关系，初步预测了ＴＡ５钛合金的低周疲劳寿命。结果表明，塑性变形是造成ＴＡ５合金疲劳损伤的根本原因；通过试验求得的该材料的应变与寿命关系曲线其对数方程为一直线ε_ｔ＝０．０２８８Ｎ~（－０．１９９７）（其中相关系数ｒ＝０．９９１４．标准差Ｓ＝０．２１５３）；ＴＡ５钛合金具有循环软化的特性；其低周疲劳断口具有明显的挤压条纹特征。     

Grain size based low cycle fatigue life prediction model for nickel-based superalloy

Nickel-based superalloys are easy to produce low cycle fatigue (LCF) damage when they are subjected to high temperature and mechanical stresses. Fatigue life prediction of nickel-based superalloys is of great importance for their reliable practical application. To investigate the effects of total strain and grain size on LCF behavior, the high temperature LCF tests were carried out for a nickel-based superalloy. The results show that the fatigue lives decreased with the increase of strain amplitude and grain size. A new LCF life prediction model was established considering the effect of grain size on fatigue life. Error analyses indicate that the prediction accuracy of the new LCF life model is higher than those of Manson-Coffin relationship and Ostergren energy method.     

焊接结构超高周疲劳主S-N曲线拟合及寿命预测方法

为了开展铁路货车车体焊接结构的低周疲劳寿命预测,详细推导了理想弹塑性结构应变计算理论,基于计算理论进行了程序设计,并通过焊接接头试验进行了验证. 进一步开展了平面应变焊接接头模型的仿真计算结果和结构应变法计算结果的对比,探讨结构应变法的使用条件. 最后,将虚拟台架与结构应力变结合开展了快捷货车的低周疲劳寿命分析的工程应用. 结果表明：提出的低周疲劳的结构应变方法及其计算程序,当结构应力与屈服强度的差值在150 MPa以内时,理想弹塑性结构应变计算结果与实际结果一致,能够解决铁路货车低周疲劳寿命预测问题;当结构应力与屈服强度差值超过150 MPa后,随着结构应力的增加,误差也增加. 该文的研究为低周疲劳的结构应变法工程推广应用提供了良好的技术支撑.

     

Low cycle fatigue life: Dependence on test mode

Fatigue hardening and softening in materials result in different lives in low cycle fatigue, depending on the test mode. The problem is discussed based on the cyclic stress-strain relation, and a suitable testing mode is suggested for the design of structural parts, which are subjected to either constant load or constant displacement fatigue.     

双周疲劳载荷作用下焊接接头线性累计损伤分析

采用自制的超声频分量双周疲劳(CCF)试验装置,对16Mn的焊接接头试件进行低频疲劳载荷与超声频分量(高频)载荷复合加载,采用线性累计损伤理论来估算双周疲劳载荷作用下16Mn对接接头的疲劳寿命,并计算两个疲劳载荷分量各自造成的累计损伤比例.结果表明,使用Miner法则计算双周疲劳试件的疲劳累积损伤时,如果高低周疲劳载荷只是简单按照比例计算,会严重低估两个分量疲劳载荷之间的耦合作用;而低周疲劳载荷按外包络线计算的方法则能够很好的考虑到高低周疲劳载荷间的耦合作用.     

驻留时间和加载速率对无铅焊点低周疲劳行为的影响

在25 ℃下利用单轴微力疲劳试验机对96.5Sn-3Ag-0.5Cu无铅焊点进行不同驻留时间(1~20 s)和不同应变速率(0.01~0.08 mm/s)条件下的低周疲劳试验. 结果表明,在25 ℃下1~20 s的驻留时间对焊点的疲劳寿命影响不大;随着应变速率的加快,焊点的疲劳寿命逐渐降低,断裂机制逐渐由延性断裂向脆性断裂转变. 不同应变速率条件下的疲劳裂纹主要在焊点边缘钎料与金属间化合物(IMC)之间的界面处萌生,并在近IMC层的钎料内扩展. 焊点断口主要分为:裂纹扩展区和最终断裂区.     

多轴疲劳寿命预测方法

在工程实际中,大多数工程结构和机械零件都承受着各种形式的循环载荷,载荷分布大多呈现多轴应力状态。在循环荷载作用下,对多轴疲劳寿命的研究比单轴的更加接近工程实际,有更广泛的应用背景。针对这一现状,本文详述了近年来国内外关于多轴疲劳寿命预测方法的研究现状,分别介绍了等效应变法、能量法、临界面法三种主流方法的基本原理及优缺点,并将这三种方法做了简单对比。另外,针对现阶段各类多轴疲劳寿命预测方法的不足,提出了今后在多轴疲劳领域研究工作的设想。     

基于连续损伤力学的高低周复合疲劳损伤

基于连续损伤力学(CDM)的经典损伤理论和不可逆热力学原理,分别对高周和低周疲劳载荷下的损伤演化模型进行了研究,进而推导出一个新的高低周复合疲劳损伤模型;将该模型编写为UMAT耦合到ABAQUS有限元分析软件中,实现了对缺口材料高低周复合疲劳损伤的模拟及裂纹萌生位置和萌生寿命的预测;同时研究了不同的高低周循环比对裂纹萌生寿命的影响.结果表明,裂纹容易在缺口根部应力集中处萌生;该模型考虑了高低周循环的交互作用,模拟计算结果更符合实际情况;同时通过研究发现高的循环比会使裂纹的萌生加速.     

GH4169疲劳试样加工残余应力的表征及其对低周疲劳寿命的影响

为了探究GH4169合金低周疲劳试样加工过程中表面残余应力的变化及残余应力对低周疲劳性能的影响，采用X射线衍射法对“车 磨 抛”不同加工工艺的试样表面残余应力进行表征及对成品试样进行残余应力层深度测试，通过中子衍射法对试样内部进行残余应力测试。采用电液伺服万能试验机进行了低周疲劳试验。结果表明：GH4169合金低周疲劳试样加工表面残余应力随着切削量的增加由表面残余压应力变为残余拉应力。根据残余应力层深度测试，机加工对试样表面造成残余应力层深度小于0.01 mm，内部残余拉应力减小；根据疲劳试验结果，GH4169合金疲劳寿命与表面轴向残余压应力呈正相关关系。     

GH4169疲劳试样加工残余应力的表征及其对低周疲劳寿命的影响

为了探究GH4169合金低周疲劳试样加工过程中表面残余应力的变化及残余应力对低周疲劳性能的影响,采用X射线衍射法对“车 磨 抛”不同加工工艺的试样表面残余应力进行表征及对成品试样进行残余应力层深度测试,通过中子衍射法对试样内部进行残余应力测试。采用电液伺服万能试验机进行了低周疲劳试验。结果表明：GH4169合金低周疲劳试样加工表面残余应力随着切削量的增加由表面残余压应力变为残余拉应力。根据残余应力层深度测试,机加工对试样表面造成残余应力层深度小于0.01 mm,内部残余拉应力减小;根据疲劳试验结果,GH4169合金疲劳寿命与表面轴向残余压应力呈正相关关系。