压力容器用钢低周疲劳表面裂纹扩展速率试验研究

压力容器的表面裂纹常常会导致低周疲劳破坏.因此,研究压力容器用钢的低周疲劳表面裂纹扩展规律,具有重要意义.本文在带有上下对称圆弧板状试样的上圆弧几何中心,加工预制了半椭圆表面裂纹,以模拟压力容器具有表面裂纹时的特点.同时,在上圆弧一侧设计加工了特定形状和尺寸的刀口,装卡COD位移规,用来控制表面裂纹前缘的应变.以10C...     

悬臂弯曲加载低周疲劳表面裂纹扩展路径的曲折性研究

通过悬臂弯曲加载方式,采用逐级递增的六级名义应变水平作为控制模式,完成了四件试样10CrNiMo钢的低周疲劳表面裂纹扩展速率(SCPR)试验。试验发现,在每级名义应变水平控制下,SCPR整体上趋于某一稳定值,但局部裂纹扩展出现时快时慢现象,在低名义应变水平控制下尤为明显。对上述现象进行了分析,结果表明:出现局部裂纹扩展不稳定的原因是由于表面裂纹扩展的路径呈现转折和分叉的曲折性特征,转折和分叉通常会降低表面裂纹的扩展速率,但有时也会加速表面裂纹的扩展。     

2(1/4)Cr-1Mo钢的短裂纹低周疲劳扩展特性

对在空气中２（１／４）Ｃｒ－１Ｍｏ钢的短裂纹低周疲劳扩展特性进行研究发现，短裂纹的扩展行为与长裂纹有着相似的三个阶段，并有三个方程分别与之对应。经方程ｄａ／ｄＮ＝ｃ（ΔＪ）ｎ计算得到，临界裂纹扩展门槛值ΔＪｔｈ５６４×１０－６ＭＮ／ｍ。ＳＥＭ断口分析表明，三个阶段的短裂纹扩展特性各不相同。     

低周疲劳表面裂纹演化进程分析

低周疲劳表面裂纹演化可能具有非线性动力学特征。对１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ光滑试样进行了低周疲劳实验，在对裂纹进行分类的基础上，将裂纹演化划分为多裂纹相互作用和局域主裂纹控制两个阶段。从非线性动力学角度给出了短裂纹的新的定义。指出裂纹演化两个阶段对材料疲劳损伤破坏过程的贡献。     

4.5Ni钢表面裂纹的低周疲劳扩展行为研究

采用悬臂弯曲加载方式，以总应变范围作为受检和控制参数，分析了高强度４．５Ｎｉ钢表面裂纹的低周疲劳扩展行为，给出了裂纹扩展速率ｄ（２ａ）／ｄＮ与总应变范围ΔεＴ的关系式及关系曲线。同时对弯曲加载条件下低周疲劳损伤断口微观形貌进行了观察分析。指出４．５Ｎｉ钢的低周疲劳裂纹扩展方式主要是穿晶，疲劳辉纹为晶体学延性辉纹，疲劳裂纹扩展属于塑性钝化模型机制。     

低周疲劳表面裂纹演化进程分析

低周疲劳表面裂纹演化可能具有非线性动力学特征。对 1Cr18Ni9Ti光滑试样进行了低周疲劳实验 ,在对裂纹进行分类的基础上 ,将裂纹演化划分为多裂纹相互作用和局域主裂纹控制两个阶段。从非线性动力学角度给出了短裂纹的新的定义。指出裂纹演化两个阶段对材料疲劳损伤破坏过程的贡献。     

低周疲劳下16MnR微孔的裂纹萌生与扩展

采用宏观与微观结合的方法,在疲劳试验机上进行疲劳试验,在光学显微下观察裂纹的起裂与扩展.研究了压力容器用钢16MnR在低周疲劳下微孔(40～200μm)的裂纹萌生与扩展规律.研究表明裂纹的萌生机制:滑移带启裂和疏松带启裂,前者由剪应力起主要作用,后者由正应力起主要作用.而滑移带的局部性和裂纹开叉是低周疲劳下微裂纹的两大典型现象.微观缺陷尺寸、应力水平对疲劳寿命有显著影响,当应力水平较低时,微孔尺寸对寿命的影响明显.而当应力水平较高时(超过屈服极限),孔径对寿命的影响不敏感.在同一应力水平下,微缺陷尺寸存在临界值dt,当d＞dt时,疲劳寿命下降很多.     

800MPa级钢悬臂弯曲加载低周腐蚀疲劳表面裂纹扩展特性研究

在悬臂弯曲加载方式下,研究了800MPa级10CrNiMo结构钢在3.5%NaCl水溶液中的低周腐蚀疲劳表面裂纹扩展特性,采用金相显微镜、扫描电子显微镜及X射线能谱仪观察并分析了腐蚀疲劳试样断口,与空气中相同加载方式下该材料的低周疲劳表面裂纹扩展速率进行了比较,结果表明,在表面裂纹扩展初期,在3.5%NaCl水溶液中的表面裂纹扩展速率较空气中的快,但随着总应变范围的增加,这种快的趋势在逐渐减小,当总应变范围达到约1%时,在两种环境中的表面裂纹扩展速率基本相当;在表面裂纹扩展的后期,裂纹内部聚集了大量的腐蚀产物,该腐蚀产物主要为铁的氧化物,氧化物的存在增加了裂纹扩展的闭合效应,减缓了表面裂纹的扩展。     

疲劳裂纹扩展预测模型及其应用

在分析了灰色预测方法和支持向量机各自的优缺点基础上,提出了将二者相结合的一种新的预测模型———灰色支持向量机裂纹扩展预测模型.新模型发挥了灰色预测方法中"累加生成"的优点,弱化了原始序列中随机扰动因素的影响,增强了数据的规律性,同时避免了灰色预测方法及模型存在的理论缺陷.工程实例表明,文章所提出的裂纹扩展预测模型较传统的GM(1,1)模型、等维GM(1,1)模型精度都有所提高,为预测疲劳裂纹扩展提供了一种新的方法.     

疲劳裂纹测试的裂纹扩展片技术

提出了一种间接直流电位技术——裂纹扩展片技术,用于测量疲劳裂纹长度。该技术具有测量精度高、操作简单、可实现数据自动采集处理和测试设备成本较低等优点,并可用于绝缘材料裂纹和表面裂纹测量,是一种较有前途的裂纹测试技术。     

发动机用灰铸铁的低周疲劳行为

研究了发动机缸体用灰铸铁材料在室温、150℃和250℃下的低周疲劳行为。根据对拉伸应力-应变、循环应力-应变和应变-疲劳寿命数据的分析,给出了疲劳参数。结果表明:在高温下灰铸铁的弹性模量、强度降低,延伸率增大;循环应力响应表明,在较小的应变幅下经历初期循环硬化、循环软化、断裂,而在高温和较大应变幅下几乎没有硬化阶段,循环软化至断裂;其室温疲劳寿命最长,150℃最短,250℃居中。微观分析结果表明:疲劳裂纹萌生于片状石墨尖端、夹杂物及孔洞处,沿石墨扩展,夹杂物导致分支裂纹及裂纹偏转,延缓裂纹的扩展;灰铸铁的疲劳断裂方式为沿晶和准解理断裂的复合机制,存在扇形解理面和二次裂纹,解理台阶上观察到疲劳条带和韧窝。     

基于损伤力学的疲劳裂纹萌生及扩展规律研究

针对金属构件疲劳裂纹的萌生、扩展寿命及其规律等问题,应用损伤力学理论与有限元相结合的方法,建立了计算疲劳裂纹全寿命的统一模型。引入附加载荷法,通过MATLAB编程计算,实现了对刚度矩阵的连续计算,并给出了编程的流程。通过对单个单元的损伤计算,得到了单元从无损到破坏过程中等效应力的变化;通过计算各个构件损伤单元寿命,进而给出了金属构件总体疲劳寿命。分析得到了微裂纹萌生及扩展寿命占总体疲劳寿命的80%以上,并应用有限元软件ANSYS模拟给出了缺口件裂纹萌生及扩展过程。理论计算的结果与试验数据对比基本一致,验证了本工作方法的准确性。     

循环硬化对疲劳裂纹扩展与闭合的影响

提出了一种考虑材料循环塑性性能的研究疲劳裂纹扩展与闭合行为的有限元模拟方法。研究了在循环硬化条件下考虑纹闭合效应时裂纹面经张开廓形，裂纹洋端应力，应场和正反向塑性区的演化规律，对于循环硬化和不同循环应力比Ｒ等因素对裂纹纹凝开应力水平的影响也作了考查。     

一种悬臂弯曲加载表面裂纹扩展试样及其应用

介绍了一种带有上下对称圆弧的板状试样,试样上圆弧几何中心预制有半椭圆表面裂纹,这种设计能够较好地模拟压力容器具有表面裂纹时的特点.利用这种试样,可以完成悬臂弯曲加载恒总应变控制下的低周疲劳表面裂纹扩展速率试验,获得表面裂纹扩展长度和深度的关系,最终建立表面和深度裂纹扩展速率与总应变的函数关系.据此,可为含有表面裂纹体的压力容器低周疲劳剩余使用寿命评估提供依据.     

裂纹闭合与疲劳裂纹扩展力的测试方法

介绍了一种在近十年里发展的裂纹扩展力测量方法，这种方法将裂纹扩展的门槛值行为与直流电位法结合起来，可以测量某一载荷下裂纹开始扩展的应力强度因子Ｋｐｒ，并由此计算有效应力强度因子范围ΔＫｅｆｆ＝Ｋｍａｘ－Ｋｐｒ。     

轴承钢疲劳裂纹扩展速率的研究

研究了轴承钢碳化物及晶粒细化对轴承钢疲劳寿命的影响。结果表明;细化轴承钢中的碳化物可以使其疲劳裂纹扩展速率下降,而同时细化轴承钢中的碳化物和晶粒,会使其疲劳裂纹扩展速率下降更明显。     

低周疲劳过程中弹性模量的损伤特性

加工成圆形横截面光滑试样,采用损伤力学理论,通过轴向不同应变幅控制的低周疲劳试验,研究了10CrNi5MoV高强钢的拉伸卸载模量、压缩卸载模量和循环弹性模量的损伤特性,结果表明:三个弹性模量的损伤特性,依赖于应变幅的大小,应变幅越大,三个模量的损伤均越快;在试样失效之前,三个弹性模量的损伤并无明显变化,只是在试样失效时,各自的损伤变量D才迅速趋向于1。研究结果为10CrNi5MoV高强钢的工程应用提供了参考。