高-低加载下载荷幅值对疲劳寿命的影响

对拉剪电阻点焊试样进行了两级加载疲劳试验,试验中,第1组试件的2个载荷水平均在低周范围,第2组试件的一个载荷水平在低周范围,另一个在高周范围。结果表明,对于高-低加载,其存在过载延迟现象,并且在低-中高周疲劳的过程中,存在明显寿命增加的现象。利用线性损伤累积准则,分析了两级加载下的累积损伤规律和载荷幅值差异对于累积损伤的影响。     

基于热力熵分析的风力机叶片疲劳早期损伤研究

风力机叶片受到交变载荷作用容易发生疲劳断裂,因此对叶片疲劳损伤的健康监测是十分必要的。故提出基于热力学熵对风力机叶片疲劳损伤研究方法,分析叶片累积熵产随疲劳循环周数变化规律,确定发生疲劳断裂的阈值点。结果发现,叶片的损伤能也是影响疲劳损伤的重要因素;叶片的累积熵产随疲劳循环周数有3个阶段变化,研究得到疲劳损伤阈值点为累积熵产变化曲线的第3阶段起始点,并且阈值点的累积熵产和疲劳断裂熵均为独立固定值,不受载荷、频率、应力比因素影响,经过计算阈值点的累积熵产与疲劳断裂熵比值为0.5。利用其他疲劳实验验证阈值点,结果证明阈值点的确定是准确的。     

低周疲劳下45钢的寿命预测

选取带有V型缺口45钢试样,通过控制加载过程中的应变幅,研究缺口对试样疲劳寿命的影响.并应用低周疲劳寿命预测理论,提出了修正的Manson寿命预测模型,用来预测带有V型缺口中45钢的低周疲劳寿命.模型的预测结果和试验结果吻合很好.     

镁合金低周疲劳寿命预测模型探讨

通过铸造镁合金AZ91D和变形镁合金AZ31B室温环境下应力控制的低周疲劳试验,采用Basquin模型、SWT模型、应变能-寿命模型等模型进行了镁合金低周疲劳的寿命预测。在此基础上,基于连续介质损伤力学的不可逆热力学理论,将镁合金的低周疲劳损伤视为一个不可逆的耗散过程,用熵来反映系统的耗散过程,并以每一次循环的平均应变增量来反映平均应力对材料的影响,提出了一种新的镁合金低周疲劳寿命预测模型。用该模型进行了镁合金的低周疲劳寿命预测,预测结果与实测结果符合较好,同时相比上述其他模型,该模型具有较好的预测效果。     

不同循环工况对发动机缸盖低周疲劳寿命的影响

对于疲劳寿命来说,在相同的应力幅值下,不同的加载过程、加载频率对最终的结果也会有很大的影响。基于局部应力应变法,对两种不同工况的试验进行模拟分析,对比不同工况下的温度场、应力应变以及疲劳寿命结果。分析结果表明,在机械载荷不变的情况下,缓慢的温度加载速率可以延长结构的低周疲劳寿命。     

加载频率对FV520B-I钢超高周疲劳性能的影响

采用超声疲劳试验方法和常规疲劳试验方法,对FV520B-I钢在20kHz和140 Hz频率下的超高周疲劳性能进行了研究,分析了加载频率对FV520B-I钢超高周疲劳性能的影响,并基于Basquin方程对超声疲劳试验数据进行了修正。结果表明:在应力幅值相同的情况下,试验钢的疲劳寿命随加载频率的提高而增加,而疲劳强度随加载频率的提高而降低;常规疲劳试验和超声疲劳试验下试验钢的疲劳断裂机制和断口形貌基本相同;修正后的超声疲劳试验数据与常规疲劳试验数据具有较好的相容性。     

加载频率对钢铁材料超长寿命疲劳性能的影响

使用82 Hz轴向加载疲劳试验机和20 kHz非间歇式加载的超声疲劳试验机,对比研究了超声加载频率对轴承钢GCr 15和35CrMo超长寿命疲劳性能的影响.断口观察表明:82 Hz轴向加载和20 kHz超声加载的GCr15试样,在全应力幅范围既发生表面破坏又发生由夹杂物引起的内部破坏;而35CrMo试样在两种频率下均为...     

平均应力对50钢超高周疲劳性能的影响

为了进一步拓宽超声疲劳试验的研究范围,对50钢进行了含有平均应力的三点弯曲和非对称拉压疲劳性能试验,得到相应的疲劳,S-N曲线,研究了平均应力对其超高周疲劳性能的影响。结果表明：超声频率加载下平均应力对50钢疲劳性能有显著影响,在应力幅相同的情况下,随着平均应力的增大,疲劳寿命降低;常规疲劳用于描述平均应力影响的Morrow关系仍能描述超声频率加载下高周疲劳（〈10^7周次）范围内拉伸平均应力对50钢疲劳性能的影响,但是不能用来描述超高周范围内拉伸平均应力和弯曲平均应力对疲劳性能的影响;常规疲劳用于描述平均应力影响的Goodman模型仍能很好地描述超声频率加载下一定寿命的应力幅值和平均应力的配合。     

不同控制模式下316L不锈钢的高温疲劳变形行为及寿命预测

在550℃下对核电用316L不锈钢进行应变控制(应变幅在0.3%～1.2%)、应力控制(应力幅在230～300 MPa)低周疲劳试验和应变控制蠕变疲劳试验(3种波形,拉伸保载60,180,600 s,压缩保载60,180 s,拉压对称保载180 s),通过疲劳寿命、循环响应特征和应力-应变滞回曲线分析了不同控制模式下试验钢的疲劳变形行为;构建疲劳寿命预测模型,评估了Manson-Coffin-Basquin模型、SWT模型和能量法模型对不同控制模式下试验钢疲劳寿命的预测能力。结果表明：在不同控制模式的疲劳循环载荷下,316L不锈钢的循环应力响应均包括循环硬化、循环软化和失效断裂3个阶段;在低周疲劳试验中,疲劳寿命随应变幅或应力幅的增大而缩短;在蠕变疲劳试验中,疲劳寿命随拉伸保载时间的延长而缩短,随压缩保载时间的延长而增大,这与动态应变时效和蠕变对疲劳损伤的综合作用有关;在相同保载时间下,压缩保载下的疲劳寿命比拉伸保载下的短,这与不同加载方向引起的氧化层致裂机制有关。能量法模型对316L不锈钢在不同控制模式下的疲劳寿命预测精度最高,预测精度在1.5倍误差带以内,Manson-Coffin...     

热处理工艺对GCr15钢疲劳裂纹萌生和扩展的影响

淬火、回火温度对GCr15钢疲劳行为的影响如下:经正常温度淬火后,疲劳裂纹萌生循环数Ni随硬度升高而增大;经高温淬火后,Ni显著降低,且随硬度升高而减小。疲劳裂纹扩展速率d_a/d_N随硬度升高而加快,随晶粒尺寸增大而加快。大晶粒高硬度的试样,裂纹主要沿原奥氏体晶界萌生及扩展;低硬度的试样裂纹均为穿晶扩展;随着硬度降低,疲劳断口的沿晶成分逐渐减少。附图10幅,表4个。     

Q235钢试样低周疲劳过程中表面三维形貌的参数演化规律

为揭示金属低周疲劳过程中表面三维形貌参数演化规律,选取Q235钢试样开展低周疲劳实验,并使用3D轮廓仪获取在同一加载条件、经历不同循环次数的试样表面高度信息,进而对其表面三维形貌进行描述,获取二维粗糙度Ra及三维粗糙度Sa.Vvc.Sal参数特征。结果表明:疲劳过程中表面二维粗糙度Ra及三维粗糙度参数Sa、Vvc、Sal随着疲劳循环次数的增加而增加,且Ra、Sa和Vvc参数在初始与断裂阶段增加幅度较大,中间过程增速较缓。该研究方法及结论可为后续开展形貌相关疲劳寿命评估研究提供基础支撑。     

结构强度对低载强化特性影响的初步研究

为了研究结构强度对低载强化特性的影响，对未经过工艺强化的低强度前轴和经过工艺强化的高强度齿轮分别进行了低载强化试验。通过对试验数据的处理，得到了两种结构弯曲疲劳强度的S-N曲线、弯曲疲劳强度和疲劳寿命与强化载荷、强化次数之间的数学关系，以及经过低载强化后弯曲疲劳强度和疲劳寿命提高的最大幅度。随着结构强度的提高，弯曲疲劳强度的提高幅度呈下降趋势，但疲劳寿命的提高幅度呈上升趋势。从宏观和微观上初步分析了结构强度对低载强化特性影响的原因。     

疲劳失效准则在钛合金BT9低周疲劳寿命估算中的应用

在应变控制条件下对钛合金 BT9进行了单轴拉 -压、纯扭及拉 -压与扭转比例加载的低周疲劳试验 ,得到了相应的试验结果。讨论了几种寿命预测准则及其寿命预测精度。在分析 Brown- Miller理论及 Makinde-Neale广义疲劳失效准则的基础上 ,提出了 Makinde-Neale广义疲劳失效准则的变异方程。应用所提出的方程对钛合金 BT9进行了多轴应变条件下的寿命预测 ,并得出了更为符合试验结果的预测结果     

微动疲劳参数对钢丝微动疲劳磨损演化的影响*

微动疲劳易引起钢丝表面磨损和横截面积损失,进而造成钢丝断裂失效并缩短钢丝绳使用寿命。不同微动疲劳参数（接触载荷、疲劳载荷、钢丝直径和交叉角度）引起差异的钢丝微动疲劳磨损特性,故研究微动疲劳参数对钢丝微动疲劳磨损演化规律影响至关重要。基于摩擦学理论和Marc仿真软件构建钢丝微动疲劳磨损模型,探究接触载荷、疲劳载荷、交叉角度和钢丝直径对钢丝微动疲劳磨损演化的影响规律。结果表明：钢丝微动疲劳磨损体积主要与接触载荷和疲劳载荷有关;疲劳钢丝的磨损深度、磨损率及磨损体积随着接触载荷的增加而增大,且不同接触载荷下疲劳钢丝磨损体积均随着循环次数的增加而呈线性增加;随疲劳载荷幅值的增加,疲劳钢丝的磨损深度、磨损率及磨损体积均呈增加趋势;在不同疲劳载荷范围下疲劳钢丝的磨损体积均随着循环次数的增加而呈线性增加;当接触载荷、疲劳载荷及钢丝间摩擦因数相同时,不同交叉角度和不同加载钢丝直径下疲劳钢丝的磨损体积相同。     

基于边际谱熵的肌肉疲劳实时评估方法研究

肌肉疲劳是一种复杂的生理现象。针对利用表面肌电信号实时评估肌肉疲劳,要求疲劳指标兼具快速、可靠、抗噪的问题,提出基于边际谱熵的肌肉疲劳实时评估方法。首先,利用不同数据长度的确定性周期信号和高斯白噪声分析了边际谱熵快速性与数据长度稳健性;其次,利用10名受试者握力持续静态收缩状态下从100%MVC下降到50%MVC时桡侧腕长伸肌的肌肉疲劳信号,分析了边际谱熵评估肌肉疲劳的可靠性与应用于不同个体的稳定性;最后,在某一受试者肌肉疲劳信号中加入高斯白噪声和心电噪声考察了边际谱熵的抗噪性。实验结果表明,边际谱熵与近似熵和中值频率相比计算快速,数据长度稳健性更优;线性拟合优度较佳(0.46±0.14),能可靠地评估肌肉疲劳;斜率变异系数较低(30.30%),对不同个体稳定性高;加入高斯白噪声和心电噪声后边际谱熵拟合优度变化率较低(分别为34.39%和3.78%),具有良好的抗噪性。因此边际谱熵兼具快速、能可靠评估肌肉疲劳以及抗噪等优点,为实时评估肌肉疲劳提供一种新方法。     

Investigation of high cycle and low cycle fatigue interaction on fretting behavior

Fretting-fatigue behavior and damage accumulation under a variable-amplitude cycling load is investigated in a configuration involving a cylindrical indenter in contact with finite width plate. Relative magnitudes of cyclic tangential and bulk loads not only affect the contact conditions, but also their relative positions with respect to each other. Several stick–slip conditions on the contact surface may develop during the application of variable-amplitude fatigue load, and these are secondary and tertiary slips as well as shake-down. Further, residual shear traction develops during the application of cyclic load. The appropriate characterization of fretting-fatigue behavior or life should, therefore, include the complete history of applied cyclic tangential and bulk loads. Furthermore, experiments from a previous study conducted under a variable-amplitude fatigue loading condition are analyzed to characterize the damage accrual from its individual components involving constant-amplitude fatigue load by incorporating the contact mechanics and a multi-axial fatigue critical plane parameter. This analysis shows that there is nonlinear damage accumulation during variable-amplitude fretting-fatigue load.     

基于泊松随机过程的风力发电机叶片疲劳寿命估算

疲劳寿命决定了正常工况下工程结构服役期限的长度,对其进行准确预测对于零部件疲劳强度设计至关重要。由于机械零部件在工作期间经常会受到随机变幅载荷的作用,载荷间相互作用效应现象十分显著,导致单次循环载荷对材料所造成的疲劳损伤量发生变化,若忽略该效应会影响疲劳寿命估算的准确性。针对当前研究中的疲劳损伤累积法则无法考虑该效应的问题,提出一种将非齐次泊松随机过程函数与伴随损伤理论相结合来估算零部件疲劳寿命的方法,解决了由于载荷间相互作用效应所带来的载荷作用顺序的问题,并以随机加载试验为例验证了该方法的准确性。将其应用于风力发电机叶片的疲劳寿命估算过程中,结果表明该方法可靠、有效,为风力机叶片的疲劳可靠性设计提供了新的路径。     

一种随机变化载荷的疲劳损伤累计方法

讨论随机载荷下构件寿命分析时的一种材料损伤计算方法.与通常采用恒幅数据计算变幅疲劳寿命的循环计数统计方法不同,这里针对载荷变程进行损伤计算.作为更一般性的技术,可以对载荷的任一变化即时计算材料发生的损伤结果.为构件局部材料的寿命分析和裂纹行为计算提供一种有效的方法,因为在进行逐个载荷变化的损伤模拟计算时,处于这些部位的应力与构件总体受力情况往往不同,而且与载荷变化的序列有关.     

The influence of a combined strain-heat treatment on the features of electromagnetic testing of fatigue degradation of quenched constructional steel

The possibilities of the magnetic and eddy-current methods for testing fatigue degradation during low-cycle loading of quenched steel 50 (0.51% C) that was subjected to a combined strain-heat treatment according to an optimal regime that included friction treatment with subsequent tempering at T = 350°C, were investigated. It is shown that for steel that was subjected to a combined nanostructuring treatment, the accumulation of a plastic strain under “hard” cyclic loading can be tested using the coercimetric method and values of the residual magnetic induction on the major and minor magnetic-hysteresis loops, values of the maximum and initial magnetic permeabilities, and readings of an eddy-current instrument at a low excitation frequency of the eddy-current transducer. The appearance of surface fatigue cracks can be tested via eddy-current measurements at high frequencies, when the contribution of the crack formation in the hardened layer to the eddy-current characteristics is considerable.     

304不锈钢两阶段载荷模式下的疲劳寿命

对304不锈钢进行一系列单轴、扭转、比例和非比例循环载荷变化的两阶段低周疲劳实验,比较各阶段载荷下的循环特性.结果表明在第一阶段载荷下,材料在开始几个循环表现出软化特性,在路径转化时有交错强化现象,而在圆路径下产生明显的附加强化.试验结果表明,这种强化对疲劳寿命有明显影响,使两段载荷的总疲劳损伤小于1.文中比较了线性损伤律和几个非线性损伤律(Manson的双线性损伤律、损伤曲线方法、Morrow模型)的寿命预测结果,表明对寿命的预测各模型都给出了不安全的结果.