疲劳损伤钢件修复的最佳时机

为了研究影响疲劳损伤中间退火修复效果的诸因素 ,找出最佳修复时机的变化规律 ,在恒应变± 0 .5 %和± 0 .8%控制下 ,对 40Cr调质钢进行疲劳循环加载 ,求得存活率为 90 %时的寿命Nf。将试样疲劳加载到少于Nf 的不同周次后 ,再进行中间退火修复。发现中间退火可以延长损伤件的疲劳寿命。本次试验条件下能使疲劳寿命提高到原始试样的二倍。修复效果与损伤周次和承受的循环应变大小有关。用高灵敏度电阻仪和TEM对疲劳损伤过程与修复后材料的微观结构进行测试和观察。发现中间退火不能使损伤的材料恢复到原始材料状态。疲劳加载对材料的微观变化有两个相反的影响 ,疲劳损伤导致形成微观裂纹 ,但疲劳加载在材料中累积的应变能在中间退火过程中 ,作为附加驱动力 ,促使材料更加均匀、稳定 ,从而减少了形成微裂纹的条件。当循环应变增加 ,获得最佳修复效果的损伤周次减少。     

中间退火使疲劳损伤钢延寿的微观力学解释

在恒应变控制下测试调质合金钢试样 90 %存活率的疲劳寿命Nf,然后将其他试样分别疲劳损伤到 0 .1Nf、0 .2 5Nf、0 .5Nf、0 .8Nf周次后进行中间退火 ,再继续测试剩余疲劳寿命。结果表明中间退火可以延长疲劳寿命。微观检验表明 :调质钢是由弥散碳化物质点和铁素体组成的两相组织 ,碳化物是裂纹源。借助于静载荷下解理断裂的微观力学模型和公式 ,可以解释微观参数对在碳化物或碳化物与基体界面萌生微观裂纹和向基体延伸的影响 ,但必须考虑随着疲劳损伤而发生的微观参数的变化。用此微观力学模型和公式也可以解释中间退火延寿机理。中间退火消除了胞状结构 ,使杆状碳化物转变成球状碳化物 ,减少了应力集中、扩散了晶区的有害元素 ,恢复和提高了萌生裂纹的表面能 ,恢复了材料的有效门槛值ΔKth·eff,减慢了由微观裂纹向宏观短裂纹扩展速率 ,从而恢复或提高了材料的疲劳寿命     

疲劳损伤件中间退火修复后的微观变化

对 40 Cr钢经淬火和高温回火的试样在恒应变ε=± 0 . 5 %下进行了疲劳寿命测定 ,并与相同加载条件下 ,不同疲劳损伤程度而经过中间退火修复后的疲劳寿命进行了对比 ,发现经过中间退火修复后 ,极限强度下降不超过 7% ,但疲劳总寿命是原来未经退火修复的二倍。修复效果和延寿效果与循环应变量和循环周次有关     

疲劳损伤及中间退火修复的40Cr试件的微观结构分析

利用透射电子显微镜对原始态、疲劳损伤态以及疲劳损伤后经中间退火修复的40Cr钢的微观结构进行研究。结果表明，经高温回火的40Cr钢的原始试样由于合金元素铬的存在使其回火稳定性较高，组织基本上保留了原板条马氏体的形貌。沿板条界或在板条中分布着粒状碳化物M7C3和M23C6，另外在较宽的板条中还有细长的杆状M3C碳化物存在，疲劳损伤态的试样的组织中位错组态与原始态的不同，部分区域位错缠结成位错墙结构，还有一些区域观察到位错胞结构，而且损伤后M23C6碳化物的形貌变大，杆状M3C碳化物的数量增加，杆的长度减小，经过中间退火修复后，碳化物周围的位错缠结减少，而且位错胞的壁厚减小，位错密度降低，在整个组织中只发现了大块圆球状的M23C6碳化物均匀分布，从微观亚结构分析这三种状态的试样的组织存在一定的差异，因而表现为其力学性能和疲劳总寿命都有所不同。     

疲劳损伤演化的机理及损伤演化律

疲劳是由材料内部的损伤演化导致的,但损伤演化的机理目前尚不清楚。根据原子运动的热扰动,当原子的活性能大于某一临界值时,原子将从原平衡位置逃逸并产生空穴。当材料受循环应力作用时,因原子平衡位置的变化而导致热扰动所产生的空穴不能完全相互湮灭,从而形成缺陷或导致其发展。这一观点不仅可以说明疲劳损伤演化的机理,而且可以把损伤演化速率与原子逃逸过程的速率联系起来,从而可以提出一种具有机理性依据的疲劳损伤演化律的一般形式。这种形式的损伤演化律,是与已知的金属材料损伤寿命关系相一致的。讨论并给出对称循环下损伤演化律的具体形式,并依据该演化律讨论损伤的累加方式。     

一种用于结构疲劳可靠性分析的动态损伤干涉模型

借助于结构静强度设计中的应力——强度干涉模型,从引起结构疲劳破坏的根本原因——累积损伤出发。把抗疲劳结构在使用期间受到的累积损伤类比为“应力”,把结构在破坏时的临界损伤类比为“强度”,提出一种用于疲劳可靠性分析与计算的动态损伤干涉模型,即累积损伤——临界损伤——时间(DD_(?)T)模型。并通过实例作了计算,证明方法可用、结果合理。     

用剩余疲劳损伤强度预测机械零件疲劳可靠度及寿命的方法

提出在缺乏零件工作载荷谱时，进行该零件疲劳可靠性计计算的方法。用使用过一段时间的零件进行疲劳试验。根据这些试验数据统计出剩余疲劳损伤强度，并利用剩余疲劳损伤强度确定该元件在已使用期内的累积疲劳损伤量。然后用疲劳累积损伤可靠性模型进行零件疲劳可靠性设计计算。     

疲劳强化和损伤过程中材料的剩余静强度研究

以某汽车传动轴的标准材料试样为对象,试验研究了强化和损伤过程中试样的剩余静强度的变化特征。试验结果表明:试样的剩余静强度随着疲劳强度的强化而增大,随着材料损伤程度的增大而减小;剩余静强度的变化趋势与疲劳强度的变化趋势基本一致;在最佳强化载荷和最佳强化次数下,剩余静强度变化的稳定性和规律性强,偏离最佳强化次数时,剩余静强度变化的规律性较差。     

45钢疲劳损伤的热处理修复机理及其规律研究

通过对45钢疲劳损伤恢复机理及其规律研究,再现疲劳损伤发展过程中的微观组织结构变化,分析了回火温度对疲劳损伤恢复的作用,发现选择回火温度具有“阈值性”。当回火温度与阈值相吻合时,可改变材料的微观结构组态,降低材料的脆性,采用盐浴回火可减少热处理恢复金属材料疲劳[损伤引起的变形,并使45钢的疲劳寿命显著提高。     

结构钢光滑试样的R-S-N曲线和等寿命图

基于金属材料非对称循环疲劳极限的估算公式、Ｒ－Ｓ－Ｎ曲线方程和等寿命曲线方程,给出结构钢光滑试样的疲劳极限估算公式、Ｒ－Ｓ－Ｎ曲线方程和等寿命曲线方程及用其方程绘制的Ｒ－Ｓ－Ｎ曲线与等寿命图。     

铝合金铸件疲劳寿命预测和累积损伤评估

建立在铝合金铸件中微观孔洞演化的数学模型,并讨论含孔洞铝合金铸件的材料模型。具有微观孔洞的铝合金铸件可以作为含损伤的材料,采用损伤度作为描述材料损伤的变量。应用含损伤的弹性材料本构关系,分析铝合金阶梯型含损伤铸件的力学性能和疲劳寿命。应用Gurson模型和屈服条件,评估铝合金铸件源于微孔洞的累积损伤及对材料塑性变形行为的影响。初步建立铸件疲劳寿命模拟分析系统。该系统包括铝合金铸造凝固过程模拟模块和疲劳寿命分析模块。     

循环应力应变关系对碳素钢疲劳寿命预测的影响

通过试验对拉压载荷下材料的循环应力应变关系进行测试,建立了表达式σ＝ｋεｐ＾ｍ中常数κ、ｍ与材料的静抗拉强度间的经验式,并用该方程式可以直接由材料的静抗拉强度比较简便地预测材料的疲劳强度。最后与国外常用的拉压状态下的应力应变经验式σ＝１．７３σｂεｐ＾０．１６进行了比较;得到了两种材料疲劳寿命预测结果。     

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。     

非比例载荷下304不锈钢低周疲劳寿命预测

在拉扭疲劳试验机上完成了一系列非比例加载下对304不锈钢的低周疲劳试验,对目前常用的几种多轴疲劳寿命预测模型进行了分析比较。结果表明,以单轴疲劳寿命分析方法为基础的等效应变法,不能预测多轴非比例加载下的低周疲劳寿命,以临界面法为基础的Socie剪切模型对非比例加载下304不锈钢材料的疲劳寿命预测较好。     

飞机结构疲劳损伤的工程类比法

重点论述工程类比法在基于飞参数据进行飞机结构疲劳损伤计算中的应用.通过对两种机型、60多架飞机30000多飞行小时数据的计算分析,提出结构疲劳损伤值(取对数后)与材料常数m成线性关系的观点.用工程类比法计算出的多架飞机累计损伤结果,其相对轻重水平,基本不随m值的不同而改变.在比较多架飞机疲劳损伤情况时,可以排除材料常数m的影响.