TC17钛合金电子束焊接接头的疲劳裂纹扩展规律及疲劳剩余寿命

首先通过试验取得母材及焊接接头的疲劳裂纹扩展速率,然后结合TC17钛合金电子束焊接接头CTOD试验结果及裂纹容限计算值,以估算其疲劳剩余寿命.结果表明:在低应力水平或低△K下,TC17电子束焊缝的da/dN数据与母材的基本相当;然而随着应力水平的增加,焊缝的da/dN值越来越大.在初始裂纹尺寸相同的情况下,TC17合金电子束焊缝与母材疲劳裂纹扩展寿命曲线存在交叉点.当应力幅大于交叉点应力幅时,TC17母材疲劳裂纹扩展到临界裂纹尺寸的剩余寿命要高于相应焊缝的剩余寿命;当应力幅小于交叉点应力幅时,TC17母材扩展到临界裂纹尺寸的剩余寿命要低于相应焊缝的剩余寿命.     

含裂纹曲轴动力学分析及裂纹扩展剩余寿命研究

曲轴在工作过程中不断受到重复性冲击载荷的作用,轴颈圆角处容易因为疲劳破坏而产生裂纹,但曲轴从开始出现裂纹直至断裂仍有一定的寿命。运用ADAMS和ANSYS软件对曲轴进行了刚柔耦合的动力学分析,得到各个连杆轴颈上的载荷谱。在ANSYS中将得到的载荷谱加载到曲轴连杆轴颈上,将加载完的模型导入FRANC3DV6.0软件,设置初始裂纹,进行裂纹扩展计算并运用Pairs公式进行寿命预测。结果表明,当裂纹深度达到21.21mm时,应力强度因子达到材料的断裂韧性,曲轴发生折断;含裂纹曲轴从出现裂纹到折断过程中,剩余寿命为5.91×106次。     

管线钢疲劳裂纹扩展速率与疲劳寿命关系的研究

通过对管线钢表面缺陷的断裂力学分析,建立了用管线钢的疲劳裂纹扩展数据估算含初始缺陷的管道在运行条件下的疲劳寿命的数学计算方法．用该方法计算了6种管线钢在给定运行条件下的疲劳寿命,并进行了模拟实际条件的疲劳实验,表明管线钢疲劳寿命的计算值与实验值之间存在良好的线形关系,即在疲劳裂纹扩展实验结果的基础上,计算管线钢在实际运行条件下的疲劳寿命是可行的．同时讨论了管线钢的组织对其疲劳性能的影响．     

航空发动机叶片TC4钛合金振动疲劳裂纹扩展研究及剩余寿命预测

目的研究TC4钛合金的振动疲劳特性及寿命预测。方法通过共振疲劳试验,分析裂纹尖端应力强度因子的变化规律,计算不同应力水平下疲劳裂纹扩展的速率,建立剩余寿命预测计算模型。结果裂纹尖端的应力强度因子是表征裂纹扩展速率快慢的有效参数,与裂纹长度及应力场的大小相关。在裂纹扩展初期应力为274 MPa的条件下,裂纹扩展速率的试验值与计算值吻合较好。通过寿命预测模型计算可知,当初始裂纹为0.5 mm,最终裂纹长度达到5 mm时,在应力为274、366、422 MPa的条件下,振动循环周期分别为36 577、19 090、13 865。结论在应力比为?1的振动条件下,裂纹扩展速率随应力水平的增大而加快,同时初始裂纹长度越长,应力相同时,裂纹扩展速率提高。通过寿命预测模型,可计算出结构件的使用寿命。     

金属材料疲劳裂纹扩展寿命的可靠性实验研究方法

在机械零件的疲劳试验中,一般是以出现宏观可检裂纹作为疲劳寿命的终点。事实上,金属材料的疲劳破坏经历了裂纹的形成及其扩展两个阶段。为了对机械零件进行“破损安全”设计,必须对金属材料疲劳裂纹扩展速率的概率特性和裂纹扩展寿命的分布特性进行研究。本文指出了金属材料疲劳裂纹扩展速率da/dN的测试方法上的一些注意事项,在此基础上,给出了一种切实可行的方法以分析上述特性。借助于电子计算机进行蒙特卡罗模拟,可以具体计算裂纹扩展寿命的分布,并与实测分布进行比较。一、裂纹扩展速率da/dN的四种常用表达式一般认为在单轴循环交变应力下,垂直于应力方向的裂纹扩展速率可写成如下形式     

疲劳裂纹扩展行为的研究现状及钛合金的疲劳裂纹扩展特征

疲劳裂纹扩展行为是现代材料研究中重要的内容之一。论述了组织结构、环境温度、腐蚀条件以及载荷应力比、频率变化对材料疲劳裂纹扩展行为的影响。总结出疲劳裂纹扩展研究的常用方法和理论模型,并讨论了"塑性钝化模型"和"裂纹闭合效应"与实际观察结果存在的矛盾。最后,对钛合金疲劳裂纹扩展研究的内容和研究结果进行了概述。     

结构疲劳裂纹扩展寿命的区间预测北大核心

针对结构疲劳裂纹扩展寿命预测中参数不确定性会导致结构裂纹扩展寿命偏差较大的问题,在分析过程中考虑结构材料特性、载荷和裂纹尺寸等的不确定性,将影响结构疲劳裂纹扩展寿命的不确定性参数视为区间变量,给出了疲劳裂纹开始扩展的区间条件;以Paris公式恒幅载荷疲劳裂纹扩展寿命计算公式为基础,提出了恒幅载荷和变幅载荷作用下结构疲劳裂纹扩展寿命预测的区间模型,并且给出了该区间模型求解的优化方法。通过工程实例计算,表明该方法是可行、有效和简便的,它可以作为结构疲劳裂纹扩展寿命预测的一种新方法。     

蠕变疲劳裂纹扩展对汽轮机转子寿命的影响

依据汽轮机转子安全性评价准则和蠕变疲劳裂纹扩展引起寿命损耗的计算模型,实际计算了含缺陷的超临界汽轮机转子的蠕变疲劳裂纹扩展寿命损耗,分析了缺陷当量和工作应力对转子寿命损耗的影响大小,对汽轮机转子寿命评估工作方面有一定的理论指导意义.     

基于微裂纹扩展的疲劳蠕变寿命预测方法

在"等效裂纹"概念及裂纹扩展理论基础上,从微裂纹扩展导致材料破坏的角度出发,得到了一种新的疲劳蠕变寿命预测模型.该模型在处理微裂纹扩展时考虑了时间无关疲劳以及时间相关静蠕变,循环蠕变的影响.时间无关疲劳裂纹扩展采用Tomkins模型,时间相关蠕变裂纹扩展采用C*控制参量.用该寿命预测模型对1.25Cr0.5Mo钢540℃应力控制下疲劳蠕变寿命进行了预测,预测结果与实验结果符合较好.     

金属材料疲劳裂纹扩展研究综述

温度、载荷频率和应力比是影响材料疲劳裂纹扩展行为的主要因素。发展相关理论和方法，正确认识影响机理，科学预测疲劳裂纹扩展行为一直是人们追求的目标。本文介绍了近几十年来在温度、载荷频率和应力比对材料疲劳裂纹扩展行为的影响机理方面的研究进展，其中对应力比的影响进行了详细的介绍，指出了常用理论的不足，对新的研究方法进行了论述。     

超高强度钢超高周循环下疲劳裂纹扩展寿命研究

以Paris裂纹扩展理论为基础,根据不同阶段裂纹扩展速率不同,将裂纹扩展分为三个阶段:低于始裂门槛值阶段、短裂纹扩展阶段和长裂纹扩展阶段.在每个阶段对Paris裂纹扩展公式分别进行积分,最后将三个阶段寿命相加,即可得到裂纹扩展总寿命.此方法所得到的裂纹扩展寿命较Paris公式略高,但是不会改变疲劳总寿命主要由疲劳裂纹萌生决定,裂纹扩展寿命远小于试验总寿命这一事实.     

第五讲 疲劳裂纹扩展规律及结构寿命估算

在交变负载下结构产生断裂或失效的情况称为疲劳破坏。所谓交变载荷指其大小或方向和两者都发生周期变化的载荷。焊接结构疲劳破坏是目前焊接结构失效和断裂的最主要形式之一,如据美国原子能电站部分结构破坏的统计,疲劳破坏约占30％。疲劳破坏常常是一种低应力破坏,也就是说在交变载荷下,焊接结构常     

690合金腐蚀疲劳裂纹扩展研究

基于DCPD方法测量了690合金在室温空气、325℃空气和325℃除氧超纯水中的疲劳裂纹扩展速率。试验结果采用Priddle模型进行拟合分析,得到690合金在3种条件下疲劳裂纹扩展的门槛应力强度因子幅值ΔK_(th)和失稳断裂应力强度因子Kc。结果表明,高温水环境下,疲劳裂纹萌生和扩展加快,这可以用滑移-溶解机理解释;高温下,材料强度下降,ΔK_(th)和Kc也下降,高温加速了材料的疲劳断裂。SEM断口形貌表明,空气中的疲劳断口观察到明显的滑移台阶,疲劳破坏形式为穿晶断裂;高温水下的疲劳断口则同时出现穿晶和沿晶开裂,为混合型断口特征。     

腐蚀疲劳裂纹扩展的机理

针对高强度低合金钢、钛合金和镁合金进行了腐蚀疲劳裂纹的扩展FCG、外加电压对于腐蚀疲劳裂纹扩展速率的影响以及断裂表面的研究。在外加电压对于腐蚀疲劳裂纹扩展速率影响的研究过程中,在一段时间内发生极化,可以根据此期间内的开路电压记录裂纹扩展速率,并测量极化情况下的裂纹增长速率。由于裂纹扩展测量技术的进步,测量的时间很少超过300s,这使观测非独立模式阴极极化对于腐蚀疲劳裂纹扩展速率的影响成为可能。当最大应力强度（Kmax）超过给定材料--溶液组合的特定临界特征值时,阴极极化会加速裂纹的扩展。当Kmax低于临界值,而所有其他条件（试件、溶液、pH值、载荷频率、应力比率、温度等）不变时,同样的阴极极化会妨碍裂纹扩展,或者对于裂纹扩展无影响。断口显微分析结果显示,阴极极化下加速裂纹的扩展是由于氢致腐蚀(HIC)。因此,根据氢致腐蚀机理以及KHIC和△ KHIC的显示,Kmax的临界值,以及应力范围（△ K）是由相应的腐蚀疲劳裂纹扩展的症状所确定的。当Kmax > KHIC（△ K > △ KHIC）时,腐蚀疲劳裂纹扩展的主要机理是HIC。对于大多数的材料--溶液组合的研究表明,当Kmax < KHIC（△ K < KHIC）时,应力协助扩散在腐蚀疲劳裂纹扩展中起决定性作用。     

腐蚀疲劳裂纹的虚拟扩展方法研究

    以紧固孔结构件腐蚀疲劳试验为基础,研究了腐蚀疲劳裂纹虚拟扩展方法即随机过程和AFGROW模拟方法.以试验数据拟合得到的Paris公式为基础,在随机过程方法中考虑了正态随机过程和对数正态随机过程,得到裂纹长度和循环数之间的模拟曲线,给出指定循环数下裂纹长度的概率模型并和实验结果进行了比较.利用AFGROW对腐蚀疲劳裂纹扩展进行了模拟,裂纹扩展模拟曲线与实验值符合较好.     

焊接结构件疲劳裂纹扩展的数值研究

为准确描述焊接结构的疲劳裂纹扩展行为,基于Abaqus、Zencrack及相应子程序建立了考虑材料不连续的疲劳裂纹扩展模拟方法. 对于初始埋藏裂纹位于焊缝区的平板焊接结构,考虑焊缝和母材不同强度匹配,进行疲劳裂纹扩展模拟,研究了不同强度匹配对焊接结构疲劳裂纹扩展寿命和扩展特性的影响. 研究结果表明,当裂纹前缘由焊缝跨越至母材区域时,焊缝和母材区域的应力强度因子计算结果出现明显变化,并随着裂纹尺寸的逐渐加大,两者差异越大. 随着焊缝材料裂纹扩展参数逐渐增大,母材区域的裂纹扩展相对速率逐渐变慢,裂纹形状逐渐由圆形向扁平状椭圆形过渡;相反地,母材区域的裂纹扩展相对速率逐渐变快,裂纹形状逐渐由圆形向椭圆形过渡. 文中的模拟方法有望为准确预测焊接结构的跨材料裂纹扩展行为提供有效途径.

     

2050铝合金的疲劳裂纹扩展行为研究

研究取样方向、应力比以及微观组织对2050铝合金疲劳裂纹扩展速率的影响。结果表明:取样方向和应力比对疲劳裂纹扩展速率在近门槛区和快速扩展区的影响显著,而在稳态扩展区的影响则相对较小;L-T取样方向的速率最低,T-L取样方向的速率次之,S-L取样方向的速率最高,这主要与合金的晶粒取向、织构取向和第二相粒子取向有关;应力比为0.5的裂纹扩展速率高于应力比为0.1的速率,这在近门槛区主要与裂纹闭合效应有关,在快速扩展区主要受最大应力场强度因子Kmax的影响。     

起重机金属结构剩余疲劳寿命估算方法

起重机在港口运输及水电工程中使用量大，服役周期长，工作强度大，工作环境恶劣。同时由于起重机在施工、使用过程中造成的众多损伤，使得起重机的主要结构件疲劳强度降低。金属结构作为重机的整机支撑部分，其疲劳寿命直接影响和决定了设备的使用寿命。目前，在用的起重机中有不少已使用10年以上，亦有相当数量处于超期服役状态。     

起重机金属结构剩余疲劳寿命估算方法

0　引言起重机在港口运输及水电工程中使用量大 ,服役周期长 ,工作强度大 ,工作环境恶劣。同时由于起重机在施工、使用过程中造成的众多损伤 ,使得起重机的主要结构件疲劳强度降低。金属结构作为重机的整机支撑部分 ,其疲劳寿命直接影响和决定了设备的使用寿命。目前 ,在用的起重机中有不少已使用 10年以上 ,亦有相当数量处于超期服役状态。起重机的设计寿命一般在 15～ 30年。因此测定这些服役周期长、负荷量大的起重机的剩余寿命 ,对于安全生产和设备技术管理工作有着重要的现实意义。1　起重机金属结构剩余疲劳寿命估算的方法由于影响金…