23MnNiMoCr54圆环链断裂原因分析

通过断口观察、显微分析方法并结合生产实际分析了23MuNiMoCr54钢圆环链生产过程中出现断裂的原因.结果表明:原材料的表面裂纹导致了链环出现分层状裂纹,闪光对焊的工艺参数不合理导致了链环的断裂.通过严格表面检验和合理的调整闪光对焊的工艺参数,可避免链环断裂的发生.     

22SiMn2TiB铲斗主刀板开裂原因分析

通过化学成分分析、硬度分析、光学显微镜非金属夹杂分析及组织分析、扫描电镜断口分析及能谱分析等手段,对某钢厂厚度为32 mm的22SiMn2TiB钢板加工成铲斗主刀板的过程中少量工件垂直于火切边出现开裂甚至断裂的现象进行分析。结果表明：板材心部存在Si、Mn元素成分偏析使得板材心部成为整个工件应力最为集中的区域,在火切过程中心部区域先开裂,工件热处理时经高温氧化,在校直时裂纹进一步扩展是工件形成开裂的最主要因素。     

23MnNiMoCr54钢矿用圆环链的疲劳失效分析

矿山链环疲劳断裂是影响链环使用寿命最主要的因素,通过对链环断口附近、断口对称未断裂的肩部和链环直臂处显微组织观察、夹杂物分析、断口形貌的分析以及扫描电镜观察,分析了矿山圆环链疲劳失效的原因。结果表明:链环直臂处组织为回火屈氏体,链环断裂与未断裂处肩部为回火索氏体组织,显微组织满足链环的服役要求,热处理显微组织不是导致疲劳失效的主要原因。断口裂纹源位置分布着多颗尺寸10~50μm的氧化物夹杂颗粒,夹杂物周围存在着二次裂纹,大量的脆性夹杂物破坏了钢基体的连续性,往往成为裂纹的起点;随着裂纹的扩展,又会在夹杂物附近形成多个二次裂纹,进而加速疲劳失效。对满足链环疲劳性能用钢中夹杂物进行分析表明,夹杂物尺寸减小与数量的减少,降低了对钢的疲劳性能的不利影响,从而大幅度提高了钢的疲劳循环次数。     

重型汽车发动机曲轴断裂分析

某重型汽车在正常行驶过程中,发动机曲轴突然发生断裂。对失效曲轴进行硬度测试、金相组织检查及断口宏微观观察等综合分析,结果表明：该曲轴断裂性质为弯曲-扭转疲劳断裂,其断口明显分为3个区域,即疲劳源区、扩展区和瞬断区;曲轴表面硬度比规定硬度值低,问时,材料表层和内部存在较多弥散分布的气孔及Al2O3、MnS等氧化物和硫化物夹杂,在弯矩和扭矩的共同作用下,疲劳裂纹从曲轴轴径油孔下方过渡圆角处等应力集中区域开始萌生,并沿与轴径约呈45°的方向扩展,最终导致曲轴断裂失效。     

某摩托车变速器副轴内裂纹失效分析

针对某摩托车变速器副轴在生产过程中发现凸台部位存在内裂纹,采用金属流线检验、外观检查、断口宏微观观察、金相检验和硬度测试等方法对失效变速器副轴进行分析。在理化试验的基础上,运用微观断裂机理和数值模拟对变速器副轴的断裂原因进行分析。结果表明,变速器副轴产生内裂纹的原因是由于球化退火加热不均匀,心部组织为片状珠光体,造成心部塑性、韧性差和强度不够,在下一步拉拔成形过程中由于拉应力的作用而出现拉裂纹缺陷,因此提出通过严格控制热处理工艺来避免内裂纹的解决措施。     

30CrMnSiNi2A接头裂纹失效分析

针对接头出现裂纹问题,通过化学成分检测、硬度检测和强度校核等对其材质和设计进行分析,同时运用显微分析、金相检验等方法对腐蚀原因进行讨论。最终结果表明其材质和设计均符合要求,心部的金相组织和硬度检测结果无异常,均符合要求。断口表面有较严重的氧化腐蚀形貌,并且断口处裂纹侧壁有明显的脱碳现象,该处的硬度值也明显低于心部硬度,这说明裂纹产生于热处理之前,为锻造裂纹。     

汽车齿轮断裂失效分析

针对汽车齿轮运行过程中发生断齿现象,运用光学显微镜、扫描电镜观察了齿轮断口的宏观及微观形貌,并对齿轮截面渗碳层硬度分布进行测定。结果表明,在外载作用下,齿轮表面产生应力集中造成齿面次表层局部损伤并出现微裂纹,裂纹扩展以及齿面碾压,造成表面渗层剥落,心部存在的铁素体组织,降低其心部硬度,导致齿轮断裂失效。     

润加氢压缩机排气阀螺栓失效分析

采用断口分析、金相检测、硬度测定和光谱分析等方法,分析了润加氢压缩机排气阀螺栓断裂失效的原因.结果表明:断面有明显疲劳辉纹,螺栓为疲劳断裂,且疲劳裂纹源于螺纹根部的制造或安装缺陷以及硫化物腐蚀坑;不合理的热处理造成了材料硬度从表面到心部逐渐增大,这也是导致螺栓断裂失效的重要原因;针对以上失效原因,提出了相应的改进措施.     

煤机链条断裂分析

通过断口观察、显微分析法分析了23MnNiMoCr54锻造立环在制造过程出现断裂的原因.结果表明:链条立环断裂的原因是局部过烧缺陷造成的,而局部过烧是料段感应加热时由于电流集肤效应产生的;因料段出现锻偏,局部过烧缺陷未能通过飞边排除,而遗留到链环中,成为裂纹源.     

5A06铝合金钣金支架的振动断裂原因分析

以某箭体使用的5A06铝合金钣金支架为研究对象,对振动失效区域进行了静载强度有限元仿真计算。采用OM、SEM、EDS对断口裂纹表面进行了分析和显微硬度测试。结果表明:裂纹源起始于钣金支架折弯处外侧面,折弯过程承受的高速冲击与大塑性变形在支架外侧引起了表层微裂纹,在振动过程交变动态载荷持续叠加,折弯边进入塑性状态,在峰值应力作用下产生断裂破坏。     

汽车焊接桥壳失效原因分析

汽车焊接桥壳在台架试验中发生早期断裂。对桥壳的开裂位置、断口的宏微观特征进行观察分析,对桥壳材料的化学成分、硬度和金相组织进行了测试和分析,结合有限元模拟方法,分析桥壳受力。结果表明:断裂发生在下板托焊缝端部,断口呈现明显的疲劳特征;造成断裂的主要原因是板托焊缝端部的应力水平较高,以及焊缝存在未焊透缺陷加剧应力集中,名义应力较大,诱发了疲劳疲劳裂纹源的萌生,提出了提升焊接质量、优化桥壳附件设计等措施,对延长桥壳的疲劳寿命具有指导意义。     

ENiCrFe-3过渡层对钴基硬质层成分和性能的影响

为避免异种钢焊接中的元素扩散富集现象,文中采用预边堆焊ENiCrFe-3过渡层的方法,实现了异种钢的良好焊接,但在焊接接头中发现了碳化物的析出现象,进而采用晶体塑性有限元方法,构建了晶界处添加碳化物的晶体塑性有限元分析模型. 模拟结果表明,碳化物析出相会对晶粒内部与晶界上的应力应变分布产生显著影响,由于碳化物含量增加,夹杂物的区域应力集中增大,三晶粒交点是焊缝力学性能最薄弱的区域,晶界交汇处应力分布不对称,通常最先失效,成为断裂源.     

铝合金搭接搅拌摩擦焊接头拉伸变形的数值模拟

通过对2A12铝合金搭接搅拌摩擦焊接头的强度试验,研究了搭接搅拌摩擦焊接头的断裂行为,应用有限元方法对2A12铝合金板材搭接搅拌摩擦焊接头的拉伸力学响应进行了模拟计算,获得了搭接搅拌摩擦焊接头在外载作用下的局部应力应变分布与变形规律.结果表明,在搭接接头的搭接面上存在两个类裂纹的未焊接区域,塑性变形首先在搭接界面裂纹尖端区域发生,上板受拉侧裂纹尖端周围区域的塑性变形最大,是导致搭接搅拌摩擦焊接头上板的前进侧热影响区断裂的主要原因.     

热轧带钢层流冷却过程中的热力耦合求解

采用ABAQUS有限元软件对热轧带钢在层流冷却过程中的热应力变化进行了数值模拟,计算结果表明,在层流冷却过程中,带钢边部存在的温降导致带钢中间部位受拉应力,而在带钢边部受压应力,带钢平坦度有向着边浪发展的趋势,与生产中观测到的结果一致。当有卷取张力时,带钢中部的应力有小幅度的增长,增长量几乎与所施加的卷取张力的大小相同,但卷取张力对带钢平坦度的影响很小。依据以上结果,提出了微中浪轧制的板形控制策略,以补偿热轧带钢层流冷却过程对带钢平坦度带来的影响。     

基于Verity方法的焊缝疲劳评估原理及验证

Verity方法是计算焊缝疲劳寿命的最新方法.该方法是在有限元计算过程中,将焊趾处结点载荷向单元边分布载荷进行等效转换,以薄膜应力解析公式求解焊趾处结构应力,实现了结构应力对有限元网格不敏感方法.Verity方法还基于Paris断裂力学公式,推导了以等效结构应力幅为参数的主S-N曲线方程.为验证Verity方法的有效性,以装甲钢T形焊接接头为对象,进行了仿真计算与疲劳试验.结果表明,采用Verity方法计算结构应力具有网格不敏感特性,根据主S-N曲线方程计算结果与试验值较为接近,和其它传统焊缝疲劳评估方法相比,Verity方法计算精度高,优势明显.     

汽车转向横拉杆失效原因分析

某公司的汽车转向横拉杆在使用过程中多次发生断裂.通过对转向横拉杆的断口形貌,材质的金相组织、化学成分和硬度,受力情况及结合有限元对转向横拉杆断裂原因进行了分析.结果表明:造成转向横拉杆断裂的主要原因为拉杆在汽车行驶过程中受到异常冲击力而发生弯曲,从而造成弯曲部位的受力状态发生变化,导致转向横拉杆发生双向弯曲疲劳断裂.     

连接温度对C/C复合材料及Cu连接接头残余应力的影响

采用热弹塑性有限元数值模拟方法,研究了连接温度对C/C复合材料与Cu平面对接接头残余应力的影响。结果表明:最大拉应力的分布具有方向性,在连接界面法线方向上,最大拉应力出现在靠近接头界面的C/C复合材料侧,位于连接件的棱边上;在平行连接界面方向上,最大拉应力出现在靠近接头界面的Cu侧表面。最大剪切应力位于接头界面处。随着连接温度的升高,接头残余应力峰值逐渐增大,但接头残余应力的分布形态相似。对于连接界面尺寸为4 mm×4 mm的接头,在连接温度为1 000℃时,离接头界面1.2 mm的C/C复合材料侧最容易发生断裂。     

DD6单晶合金气膜孔薄壁平板高温持久性能

在980℃/300 MPa条件下,对带气膜孔与无气膜孔的DD6单晶合金薄壁平板试样进行高温持久试验研究与有限元对比计算。结果表明：在相同名义应力条件下,带孔试样的高温持久寿命比无孔试样的高温持久寿命低,分别为69、90 h,气膜孔的存在破坏了试样的几何连续性,导致气膜孔周围应力集中为主要因素。通过断口宏、微观观察发现,无试样的断裂方式为微孔聚集型断裂,断口上分布着大量方形小平面特征;而带孔试样由于气膜孔改变了试样中的应力分布,在气膜孔附近产生了应力集中,当裂纹扩展至试样边缘,试样被瞬间剪断。基于晶体塑性理论建立了蠕变模型,将其编入ABAQUS的UMAT子程序中对带气膜孔和无气膜孔薄壁平板试样分别进行模拟分析,模拟结果显示与试样的断裂位置及形貌吻合,在工程应用条件下该模型是能用于薄壁平板的高温持久断裂寿命的预测。     

铝合金电阻点焊中电极点蚀的形成机制

建立了铝合金电阻点焊过程数值模拟的有限元分析模型,考察了焊接过程中电极与试件界面上接触半径的变化,以及电极尖端表面上电极压力、电流密度和温度的分布.结果表明:所考察的焊接条件下,接触半径在焊接过程中逐渐增大,电极端面的中部温度最高,而电极压力和电流密度均在接触区边缘集中.实验研究发现电极表面上最初的点蚀部位呈环形,其半径与接触区半径基本一致,由此推断,环状电极点蚀主要是接触区边缘明显的应力集中所致.为减少电极点蚀提高电极寿命,电极的形状设计应使电极与工件接触界面上的应力集中尽可能减小.     

Q235B钢焊管断裂原因分析

通过对直缝焊管断口宏观检查、断口微观分析、材质成分分析、金相组织检验、非金属夹杂分析、有限元分析,探讨焊管断裂原因。结果表明,焊管断裂为脆性断裂;焊接过程中形成的原始裂纹造成应力集中,是焊管断裂的主要原因;焊接过热区出现的魏氏组织,降低了材料的韧性,促进了焊管的断裂。