焊接残余应力在循环拉伸载荷作用下的演变规律

采用便携式i XRD残余应力仪测量6 mm厚A6005-T6铝合金平板试样焊接后的残余应力,利用PWS-100低频疲劳试验机对平板试样进行低周次的循环加载,采用QBG-100高频疲劳试验机,试验频率100 Hz,进行3个阶段的加载,测出不同加载方式下的应变量。结果表明:在低周次的动态循环载荷下,1~4号应变片总应变演变趋势为第1次循环加载后,1~4号应变片的总应变均有变化,为正值,在第2次到10 000次的循环范围内,随着循环加载次数的增加,1~4号应变片的总应变未随着循环次数的变化而变化。在高周次的循环加载中,加载次数从1万次到1 000万次,1~4号应变片的总应变量基本保持不变,即在1×10~4~1×10~7循环加载过程中,材料未再产生新的塑性变形,说明焊接残余应力未随着循环次数的增加而继续发生松弛。     

基于局部应变法的焊接微区低周疲劳性能

针对忽略焊接力学不均匀性的名义应变法评价焊接接头低周疲劳性能不准确的问题,提出一种考虑焊接接头力学不均匀性、基于弹塑性有限元计算的局部应变法,对焊接接头的低周疲劳性能进行准确评价.通过耐热钢电弧焊接头光滑试样和焊缝光滑试样的低周疲劳试验,以及焊接接头光滑试样在加载过程中的弹塑性有限元计算,采用名义应变法和局部应变法分别对耐热钢电弧焊接头光滑试样进行低周疲劳性能评价.结果表明,耐热钢电弧焊接头在低周疲劳载荷下断裂于焊缝区域.采用名义应变法评价该焊接接头时,结果偏保守.由于局部应变法考虑了焊接接头的力学不均匀性,基于断裂微区的局部应变进行疲劳性能评价,发现采用局部应变法得到的焊接接头应变—寿命曲线与断裂微区焊缝的应变—寿命曲线一致.     

应变片位置的应变水平对旋转弯曲疲劳试验的影响

旋转弯曲疲劳试验是检测航空导管合格率的重要手段之一。在无扩口导管旋转弯曲疲劳试验中，通常将应变片粘贴在靠近导管承受最大应力处，但二者之间难以避免地存在误差，影响试验结果。针对此问题，基于应力-应变的理论分析，采用Abaqus软件对7种常见规格的TA18无扩口导管进行有限元仿真模拟，得到其应变片位置处的应变值及导管最大应变值，并进行试验验证。结果表明：导管实际产生的最大应变与应变片位置处所测得的应变值的相对误差在7%左右。参照航标，采用以应变片读数低于理论应变值5%的修正方法来进行试验，对确保试验结果的准确性具有一定的指导意义。     

频率及应力比对18CrNiMo7-6合金钢疲劳性能的影响

通过旋转弯曲疲劳试验和轴向疲劳试验方法得到了不同试验条件下的S-N曲线,研究了不加载频率及应力比对18CrNiMo7-6合金钢疲劳性能的影响.使用扫描电镜观察了试样的断裂表面.结果表明:常规加载频率下存在频率效应,并且随加载频率的增加,材料的疲劳强度呈增加趋势,并且屈服强度随应变速率的增大逐渐增大,发现不同加载频率下的...     

BE-133型悬臂梁腐蚀疲劳试验机的改装

BE-133型试验机是瑞士Amsler厂在50年代生产的一种悬臂旋转弯曲疲劳试验机。此试验机可对机8x150、φ5x60等多种规格的试样进行疲劳试验。它可同时做二个试样,并带有腐蚀罐、是一台较简单的腐蚀疲劳试验设备。其缺点是无法做很低频率的疲劳试验。随着科学技术的发展,特别是近些年来海洋资源的开发、愈来愈多的海洋用钢的性能等待着人们去探讨、海洋用钢的海水腐蚀疲劳就是突出的例子。大量试验结果表明、钢在海洋环境下的疲劳强度与空气电的疲劳强度有显著差异。例如软钢在海水中的疲劳     

三维表面粗糙度对18CrNiMo7-6钢旋转弯曲疲劳寿命的影响

目的探究固定载荷下三维表面粗糙度S_a对18CrNiMo7-6钢旋转弯曲疲劳寿命的影响。方法通过砂纸研磨制备不同表面粗糙度及纹理方向的18CrNiMo7-6钢旋转弯曲疲劳试样,测量所有试样的表面粗糙度参数S_a及三维表面形貌参数S_q、S_z、S_(sk)、S_(ku)。对试样进行旋转弯曲疲劳试验,分析疲劳寿命。结果在相同或相近粗糙度的情况下,轴向纹理疲劳试样疲劳寿命大于周向纹理疲劳试样疲劳寿命。相同纹理方向的情况下,表面三维粗糙度S_a越低,试样疲劳寿命越高。试样疲劳寿命次数与表面粗糙度参数S_a及三维表面形貌参数S_q、S_z、S_(sk)、S_(ku)均有明显的相关性。结论对于18CrNiMo7-6钢旋转弯曲疲劳试样,拥有平行于疲劳应力的机械加工纹理比垂直于疲劳应力的机械加工纹理具有更小的危害性。降低18CrNiMo7-6试样表面粗糙度,能够有效提高试样旋转弯曲疲劳寿命。纹理方向平行于疲劳应力方向的试样,表面偏斜度S_(sk)对零件疲劳寿命影响不明显。     

悬臂梁往复弯曲腐蚀疲劳试验机的设计

为研究海洋钻采隔水管等柔性海洋结构件在服役过程中的腐蚀疲劳行为,同时为筛选和评价涂层包覆钢的耐腐蚀疲劳性能,设计制作了一套悬臂梁往复弯曲腐蚀疲劳试验机.该试验机的加载幅、加载频率和在不同加载幅条件下的应力比R均连续可调.试验表明,试验机运行稳定、自动监控系统反应灵敏、腐蚀疲劳试样形状和尺寸设计合理,能够满足对裸钢及涂层包覆钢耐腐蚀疲劳性能研究的需要.     

汽车稳定杆用 55Cr3弹簧钢室温旋转弯曲疲劳性能

从汽车稳定杆用钢的实际应用需求出发,采用横向轴向应变控制方法,在应变循环比 R为－1,频率 83Hz和室温环境下,测试了 55Cr3弹簧钢旋转弯曲疲劳性能,得到了试样的 S-N曲线。并通过扫描电镜观察疲劳断口,研究了 55Cr3弹簧钢旋转弯曲疲劳特性。结果显示：生产的汽车稳定杆用 55Cr3弹簧钢具有高纯净度和良好的强度与塑韧性配合,其旋转弯曲疲劳试样的疲劳极限可达 730MPa;在较高应力下,裂纹起源于试样表面因加工刀痕和擦伤等引起的缺陷,且存在多处裂纹源。     

双轴疲劳试验系统精度的标定研究

针对双轴疲劳试验系统精度问题,提出了基于应变片法对典型十字形板材试样进行拉-拉疲劳试验的精度标定方案。通过实时采集与动态显示相应监测点应力-应变数据与波形,判断是否存在面内扭矩与面外弯矩,同时校核载荷传感器的动态精确度以及载荷反馈值的幅值、相位、频率与波形。标定表明:双轴疲劳试验系统可以保障双轴疲劳试验的同轴度、对中度、平面度、自由度等服役条件,具有较好的精度,双轴疲劳试验数据可靠有效。     

T型弯曲专用装置简介

最近公布实施的GB7032—86“T型角焊接头弯曲试验方法”国家标准,系参照美日标准制定。该标准规定用T型角焊头标准试样,在静压下弯曲变形后根据焊接趾端有无裂纹及裂纹扩展特征,来评定钢材焊接性的优劣。在材料试验机上进行弯曲试验时,为保持弯曲角左右对称,应把试样安放在置于试验机平台上的专用装置中,试样立板夹持在装置的导向块槽内,试样底板平放在装置的支辊上,通过压头均匀并连续地向试样施加     

喷丸处理EA4T车轴钢疲劳性能和残余应力松弛行为研究

目的 研究不同喷丸工艺处理EA4T车轴钢的疲劳性能和破坏行为,并分析表面影响层性能,尤其是表面残余应力对疲劳强度的影响机理。方法 采用传统喷丸（CSP）和微粒子喷丸（MSP）工艺分别对EA4T车轴钢进行处理,对不同喷丸处理后的试样进行表面性能分析,然后采用旋转弯曲疲劳试验机进行疲劳试验,获得疲劳S-N曲线和残余应力松弛过程,并通过扫描电镜对发生疲劳失效的断口进行观察。结果 与CSP相比,MSP可以引入更高的表面硬度和残余压应力,同时又可以有效地减小表面粗糙度。喷丸可以有效地提高试样的疲劳性能,CSP和MSP分别提升了试样疲劳极限的25%和33%。所有喷丸试样残余应力松弛与循环次数（10≤N≤107）之间存在线性关系,这个线性关系可以用经验公式定量描述。在相同加载应力下,CSP试样的残余应力松弛过程比MSP试样更快,当试样在疲劳加载过程中发生残余应力松弛后,剩余的残余压应力高于初始值的80%时,疲劳失效不会发生。所有试样的疲劳裂纹均萌生于表面,喷丸没有改变试样的疲劳断裂机制。结论 与CSP相比,MSP可以引入更优的表面影响层,在相同加载应力下有更加缓慢的残余应力松弛过程,从而可以进一步提高试样的疲劳性能。另外,残余压应力、表面完整性是影响疲劳极限提升的主要因素。     

调质态40Cr钢旋转弯曲疲劳寿命与显微组织的关系*

文中对调质态的40Cr钢进行了旋转弯曲疲劳试验,采用透射电镜对经过不同的旋转弯曲疲劳试验阶段的试样进行微观分析,并测定了不同疲劳阶段试样内部的位错密度。结果表明:开始时位错从晶界萌生,向晶内扩展,形成亚晶粒组织。随着旋转弯曲疲劳循环次数增加,位错密度逐渐增加,晶内碳化物也发生明显变形以至破裂。建立位错密度与旋转弯曲疲劳之间的数学方程式,旋转弯曲疲劳所引起的位错密度增殖与疲劳循环次数呈线性正比关系,函数公式为ρ=2.0108×108 N-1.914×108,R2=0.98193。研究结果可供无损检测法制订再制造毛坯剩余寿命判据参考。     

表面处理对40Cr钢腐蚀疲劳寿命的影响

采用旋转弯曲疲劳试验机和电极电位测量装置研究了40Cr钢经表面处理后(离子氮化、化学镀镍、喷铝和电镀锌铁合金)在3%NaCl溶液中的腐蚀疲劳行为,并且监测了腐蚀疲劳过程中这4种表面处理后材料的腐蚀电位。结果表明,4种表面处理均能改善40Cr钢的腐蚀疲劳性能,且金属材料在腐蚀疲劳过程中腐蚀电位的变化,在一定程度上反映了腐蚀疲劳断裂过程的重要阶段,揭示了腐蚀疲劳过程的电化学行为。     

表面加工方法对TC4钛合金表面完整性及高周疲劳性能的影响

研究了磨削、一次喷丸、二次喷丸3种表面加工方法对TC4钛合金表面完整性及高周疲劳性能的影响规律,采用白光干涉仪、X射线残余应力测试仪对经不同方法加工的试样的表面形貌、表面粗糙度和表面残余应力分布等表面完整性参数进行了表征。采用旋转弯曲疲劳试验机分别测试了不同方法加工的光滑试样(应力集中系数Kt=1)和缺口试样(Kt=2)的旋转弯曲疲劳S-N曲线。结果表明,相比磨削,一次喷丸和二次喷丸处理后TC4钛合金光滑试样和缺口试样的疲劳极限均显著提高,TC4钛合金的疲劳缺口敏感性下降。另外,二次喷丸的疲劳极限增益效果优于一次喷丸的,原因是二次喷丸在TC4钛合金表面形成了更优的残余压应力场分布和更低的表面粗糙度。     

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阐述了对《金属材料拉伸试验第1部分:室温试验方法》新标准中关于试验要求方面的理解,包括试验机零点的设置、试样夹持方法的确定、试验速率和控制方式的设定。在对新标准有深入理解的前提下,阐述了国内某公司自主研发生产的材料试验机在功能实现上是如何适应新标准要求,添加相应功能的。其中增加的应变控制功能实现了很多国产试验机无法实现的真正意义上的应变控制功能,并给出了相应的试验数据,从试验结果中可以看出,该公司自主研发生产的试验机在应变控制上稳定可靠,更加接近真实值。     

塑变拉应力下304不锈钢在稀硫酸中的腐蚀电化学行为

运用加载U型弯曲试样研究了塑变拉应力下304不锈钢稀硫酸体系的腐蚀电化学行为。研究了304不锈钢U型弯曲试样拉伸面在0.5mol·L-1 H2SO4溶液中不同应变量下的极化曲线以及阻抗谱的变化规律,同时研究了U型弯曲试样拉伸面在0.5mol·L-1 H2SO4+0.2mol·L-1 KCl溶液中不同应变量下的点蚀保护电位Ep随应变量的变化规律。电化学测试结果表明,U型弯曲试样应变量不同,阻抗谱曲线不同;应变量愈大,阻抗极化电阻Rp愈小,腐蚀速率升高;ΔE=Eb-Ep的大小随着应变量的增加而增大,说明塑性应变愈大,拉伸面钝化膜修复能力愈差,愈易遭受点蚀。     

材料试验机针对拉伸试验新标准的改进

阐述了对《金属材料拉伸试验第1部分:室温试验方法》新标准中关于试验要求方面的理解,包括试验机零点的设置、试样夹持方法的确定、试验速率和控制方式的设定。在对新标准有深入理解的前提下,阐述了国内某公司自主研发生产的材料试验机在功能实现上是如何适应新标准要求,添加相应功能的。其中增加的应变控制功能实现了很多国产试验机无法实现的真正意义上的应变控制功能,并给出了相应的试验数据,从试验结果中可以看出,该公司自主研发生产的试验机在应变控制上稳定可靠,更加接近真实值。     

十字形薄板双轴疲劳试验的设计与实现

基于双轴疲劳试验数据较少的现状,采用双通道载荷控制技术,将电液伺服材料试验机INSTRON 1251系统横向作动器与纵向作动器组合,研制了十字形薄板试样双轴疲劳试验测试工装夹具,设计了十字形薄板试样双轴疲劳试验系统,达到了十字形薄板试样双轴疲劳试验要求及数据监测记录功能。试验运行表明:该试验设计实现了可靠双轴加载,试验控制精度高,为材料或零件结构设计与强度评估提供了基础技术支持。     

CrMoW转子钢高温超长寿命疲劳行为

利用旋转弯曲疲劳试验机,研究了CrMoW转子钢在常温与600℃条件下的超高周疲劳特性。对试验数据采用了三参数模型拟合,利用扫描电子显微镜(SEM)对疲劳断口进行分析。研究结果发现,600℃下的S-N曲线呈现连续下降的趋势,不存在传统意义上的疲劳极限。高温会加速试样的氧化,促进裂纹的萌生与扩展,降低材料的疲劳寿命。疲劳加载后材料的微观结构没有发生明显的变化,微观组织中有少量淬火加热时未溶解的残余MX相。断口分析表明,疲劳裂纹主要萌生于试样表面。在600℃下,裂纹萌生区发现夹杂物,该处裂纹的萌生是表面裂纹起源和亚表面夹杂物相藕合的结果。     

18CrNiMo7-6钢旋转弯曲疲劳试样磨削工艺优化

渗碳淬火可以提高材料的疲劳性能,但在对热处理后旋转弯曲疲劳试样的磨削加工中存在废品率高、效率低等问题,为了高效高质量磨削出标准疲劳试样,提出一种径向圆跳动变形量检测方法以衡量热处理后变形程度,基于国标GB/T4337-2015中尺寸、形位公差以及表面质量要求,提出两种磨削加工方案,并进行同轴度误差检测与比较,对渗碳淬火...