超声疲劳试验方法在铸铝疲劳试验中的应用

应用20kHz频率下的超声疲劳设备完成亿周次疲劳试验，获得铸铝AS5U3G-Y35超高周疲劳特性。通过20kHz频率下的超声疲劳试验和35Hz频率下的常规试验，完成10^4～10^10周的S-N曲线。试验结果表明，在10^7周以上试件仍会发生疲劳断裂。在10^7～10^10周之间，当应力比R=-1时，疲劳强度随循环数的增加而下降；当应力比r=0．1时，在循环数超过10^8周时，疲劳强度不再下降，S-N曲线出现平台。比较20kHz和35Hz两种频率下的试验结果，在10^4～10^7周之间没有明显差别，即铸铝AS5U3G-Y35在超声疲劳试验中不存在频率效应。扫描电镜观察试件疲劳断裂面发现材料中分布许多小的缩孔，而且大多数试件的疲劳破坏都发生在试件表面或接近表面的缩孔处。     

LY10的超声疲劳性能研究

应用超声疲劳试验技术研究了LY10铝合金在超声振动载荷 (f =2 0kHz ,R=- 1)下的疲劳性能。并应用不同尺寸试样进行实验对比 ,发现试样在一定尺寸范围内 ,尺寸的改变不会引起疲劳破坏的总循环次数的变化。应力 寿命 (S N)曲线显示 ,在 10 6～ 10 9周次之间 ,曲线仍有下降趋势 ,而未呈现水平渐进线。扫描电镜观察试件疲劳断裂面发现 ,疲劳破坏主要源于试样表面 ,铝合金对表面状态十分敏感。     

超高强度钢十亿周疲劳研究

利用20kHz压电超声疲劳试验技术，对六种抗拉强度高于1500MPa的低合金钢进行测试。结果表明，这些材料并不存在传统规范中所谓的“疲劳极限”，它们在超过10^7，甚至10^9应力循环后仍然继续发生破坏，而且其S－N曲线表现出“阶梯”型特征。研究还发现，这些材料都存在一个分界应力幅值区间（或应力循环数区间，大约在10^6到10^7的平台内），裂纹萌生由试件表面向其内部转换。实验证明了十亿周级超高周疲劳裂纹由试件内部萌生的机理。     

2E12铝合金的疲劳性能与裂纹扩展行为

研究了2E12合金在不同应力水平下的疲劳性能及疲劳裂纹扩展速率,采用透射电镜和扫描电镜观察了该合金的微观组织和断口形貌特征.结果表明:高纯2E12合金具有良好的耐损伤疲劳性能,当应力比R=0.1时,疲劳强度σ=172 MPa,R=0.5时的疲劳强度σ=280 MPa,比R=0.1时提高了60%,缺口的存在降低了疲劳强度.R=0.1,△K=30 Mpa·m1/2时,da/dN约为2.7×10-3 mm/周,比国产2024合金裂纹扩展速率(6.5×10-3 mm/周)低60%左右.2E12合金疲劳断口由裂纹源区、裂纹扩展区及瞬断区三部分组成,裂纹萌生一般位于试样表面应力集中处或不同类型的缺陷部位.     

一种超声深滚与滚光一体化抗疲劳制造技术

采用一种超声深滚与滚光一体化的抗疲劳制造技术对钛合金疲劳试件进行表面强化处理。对经处理和未经处理的疲劳试件进行旋转弯曲疲劳试验。对疲劳试验后的试件断口进行扫描电镜观察分析。结果表明,超声深滚强化可以大幅提高钛合金试件的疲劳强度。强化后的试件表面形成一个组织致密层,起到抑制疲劳裂纹萌生和扩展的作用。对疲劳条纹的对比分析表明,超声深滚处理后的试件断口疲劳条纹明显细密化。     

T7951二次时效对7055铝合金疲劳裂纹扩展行为的影响

通过疲劳裂纹扩展速率试验和扫描电镜观察研究了T7951二次时效对室温空气环境下7055铝合金疲劳裂纹扩展行为的影响。结果表明:经二次时效处理后,该铝合金的裂纹扩展速率有所降低;二次时效前后铝合金疲劳断口的裂纹稳定扩展区均为准解理断裂,且均出现平行的疲劳条纹;二次时效前铝合金出现二次裂纹,其疲劳条纹间距大于二次时效后的;二次时效前后铝合金疲劳断口的瞬断区均为韧窝型穿晶断裂。     

TiAl 合金高周弯曲疲劳研究

应用压电超声疲劳试验技术,开发20 kHz频率下的三点弯曲疲劳试验系统,完成室温下TiAl合金超高周弯曲疲劳试验.结果表明,在疲劳循环大于107周时,试样仍会发生疲劳断裂.S-N曲线显示,当应力比R=0.7时,在107周后会出现疲劳极限,表面粗糙度对疲劳性能没有明显影响.当R=0.1 及R=0.5时,在105～1010周之间疲劳强度随循环次数的增加连续下降,S-N曲线未出现水平.光学显微观察发现,TiAl合金由α2-Ti3Al 和γ-TiAl组成(γ α2钛铝合金),具有全片层状显微结构.疲劳破坏主要起源于试件表面承受应力最大处,层状晶体内层间裂纹萌生是 TiAl合金主要的裂纹萌生方式,疲劳裂纹主要以穿晶方式扩展.在超高周循环条件下, 疲劳裂纹也会从试样近表层处的铸造缩孔萌生.     

20 kHz频率下高强度钢超高周疲劳研究

应用超声疲劳试验技术，对两种高强度钢在20kHz频率下10^5～10^10循环周次的疲劳性能进行了测试分析。结果表明：应力比R=-1时，D38MSV5S钢与100C6钢在10^5～10^10循环周次之间，试样仍会发生疲劳断裂，疲劳强度随循环次数的增加而下降；R=0．1时，D38MSV5S钢在10^6～10^7循环周次之问会出现疲劳强度。与30Hz频率下常规疲劳试验数据比较发现，频率对100C6钢的疲劳性能影响不大；R=-1时，D38MSV5S钢20kHz频率下的SN曲线略低于30Hz频率下的SN曲线，当R=0．1时，频率对D38MSV5S钢疲劳性能的影响更为明显。在超高周疲劳循环下，疲劳破坏主要起源于试样内部夹杂物。     

超声疲劳试验方法在40Cr钢疲劳性能研究中的应用

用超声疲劳试验方法(频率为20kHz)测定40Cr钢在10^5～10^10周次范围内的疲劳寿命(S-N)曲线。结果表明，40Cr钢的疲劳寿命(SN)曲线在10^5～10^10周次范围内始终保持下降趋势，在l0^5周次以上没有水平段。超高频疲劳载荷下的S-N曲线同样能用Basquin关系式描述。与常规频率下的疲劳性能相比，高频载荷下的疲劳强度增加。20kHz循环载荷下，40Cr钢10^7周次的疲劳强度为443MPa，10^10周次时为235MPa。     

304不锈钢的超高周疲劳性能

采用超声疲劳试验技术对304不锈钢超高周疲劳性能进行了研究,并用扫描电镜对疲劳断口进行了分析.结果表明:304不锈钢在105～1010周次范围内的S-N曲线呈阶梯型下降趋势;在106～108周次出现平台,平台对应应力幅约为200 MPa;在平台应力以下,108周次以上超高周范围304不锈钢仍然发生疲劳断裂,不存在传统意义的疲劳强度;高周和超高周断裂试样的裂纹主要从试样表面萌生.     

NEW FATIGUE CUMULATIVE DAMAGE PROBABILISTIC MODEL OFTHE MECHANICAL PARTS

ＮＥＷＦＡＴＩＧＵＥＣＵＭＵＬＡＴＩＶＥＤＡＭＡＧＥＰＲＯＢＡＢＩＬＩＳＴＩＣＭＯＤＥＬＯＦＴＨＥＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＰＡＲＴＳＮＥＷＦＡＴＩＧＵＥＣＵＭＵＬＡＴＩＶＥＤＡＭＡＧＥＰＲＯＢＡＢＩＬＩＳＴＩＣＭＯＤＥＬＯＦＴＨＥＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＰＡ...     

含相似多细节结构的构件疲劳额定系数研究

相似多细节的存在显著影响结构的疲劳性能,细节模拟试件试验得到的结果需要通过构件疲劳额定系数RC进行修正才能正确反映结构的疲劳性能.基于各相似细节之间独立同分布的假设,分别建立疲劳寿命服从对数正态分布和双参数Weibull分布时,RC与相似细节数的函数关系以及RC与可靠度的关系;讨论对应疲劳寿命的RC与对应疲劳强度的RC之间的联系.给出典型细节数对应的RC以及铝合金材料2种可靠度水平下RC与相似细节数的关系曲线.     

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。     

Comparison of the fatigue life of F.F. shaft material according to various environmental temperatures

A rotary bending fatigue test was carried out with two kinds of materials, S43C and S50C, using the front engine and front driveshaft (F.F. shaft) of the vehicle. The specimens were heat-treated using the high frequency induction method (about 1 mm depth and HRC56∼60) and the test environment temperatures were -30 °C (-22 °F), +25 °C (+77 °F), and +80 °C (+176 °F) in order to determine the influence of the heat treatment and the temperatures. The fatigue life increased on the order of +80 °C, +25 °C, and -30 °C regardless of heat treatment. In comparison of the fatigue lives with the basis of the tested result at +25 °C, the fatigue lives of non-heated specimens decreased about 35%, but that of heat-treated specimens decreased by only about 5% at +80 °C, more than at +25 °C. And fatigue life of non-heated and heat-treated specimens were about 110% and 120% higher at -30 °C than that of +25 °C. The initiation of surface microcracks was observed at 0.2 fatigue life ratio in as-received S43C and S50C, but the average crack length in S50C was about 14% longer than that of S43C at the same fatigue life ratio.     

随机载荷下疲劳寿命的估算

复杂随机载荷下疲劳寿命的评估，一直是工程上所关心的问题之一。在设计阶段，通常难以确定详细的应力历程，因而也无从进行循环计数和累计损伤。本文基于传统的疲劳设计思想和概率分析方法，综合考虑平均应力的影响和疲劳寿命固有的分散性，研究了宽带随机载荷作用下疲劳寿命的估算问题     

铆钉搭接头疲劳强度曲线的研究

研究铆钉搭接头的疲劳寿命。通过在Saginamiya动态伺服液压疲劳机上用频率为5．0Hz的正弦波应力比R=0．05的拉一拉载荷，对不同环境条件和形状的铆钉搭接头试样进行测试，得到铆钉搭接头在空气和3．5％NaCl溶液中的疲劳强度曲线，并推导出描述铆钉搭接头疲劳寿命的数学表达式。     

受疲劳损伤材料的持久极限的变化

基于材料的S－N曲线，对材料在交变应力作用下受损、承载能力下降的过程进行讨论，给出计算受损材料持久极限的公式。公式型简洁，可以方便地作出受损材料的S－N曲线，并进行疲劳强度计算。公式很好地揭示了应力水平略低于材料持久极限的应力循环对材料寿命的影响。     

疲劳失效预测的研究现状和发展趋势

综述了国内外有关疲劳失效的判断、疲劳强度理论及其应用、疲劳失效预测方面的研究现状。分别对常用的理论和方法进行了介绍,指出了不同理论和方法的优缺点。重点介绍了疲劳裂纹形成的失效预测方法,按疲劳裂纹形成失效预测的基本假定和控制参数大致分为名义应力法、局部应力应变法、场强法和能量法等。根据断裂力学的相关理论所建立的疲劳裂纹扩展寿命的相关预测方法在寿命预测中具有越来越重要的地位,对疲劳失效预测进一步的发展方向进行了展望。     

润滑油添加剂对轴承钢球滚动接触疲劳寿命的影响

利用自制的球—棒疲劳试验机研究了4种添加剂对GCrl5钢球接触疲劳性能的影响，并借助于扫描电镜分析了不同添加剂对钢球接触疲劳的作用机理。结果表明，4种添加剂都不同程度地提高了GCrl5钢球的接触疲劳寿命，其中以含磷的极压添加剂T305和含有活性基团的降凝剂仍旧效果为佳。     

变幅载荷下的有限寿命疲劳设计方法和设计数据

本文论述了变幅载荷下的有限寿命疲劳强度评价方法与寿命估算方法,给出了用Ｍｉｎｅｒ法则、修正Ｍｉｎｅｒ法则和Ｃｏｒｔｅｎ－Ｄｏｌａｎ理论进行疲劳强度评价和寿命估算的方法和计算公式。最后,还用４种零构件进行随机疲劳试验对三种累积损伤理论的疲劳强度评价和寿命估算精度和这生进行了验证和对比。