13SiMNiCrMov钢切口疲劳裂纹萌生门槛值

本文研究在１３ＳｉＭｎＮｉＣｒＭｏＶ结构钢中用尖裂纹的应力强度因子来反映三点弯曲缺口试样的疲劳裂纹萌生规律。当Ｒ＝０．１ｆ＝１００Ｈｚ，试样尺寸Ｂ＊Ｗ＊Ｌ＝１２．５＊２５＊１１７ｍｍ时，缺口名义应力幅的门槛值为△σｔｈ＝３３１５ρ＾０．３５２ＭＰａ，０．５ｍｍ≤ρ≤５ｍｍ，△Ｋｔｈ＝２５０ρ０．３５２ＭＰａｍ门槛值与ρ有关。同时得到缺口裂纹萌生的循环次数Ｎｉ与名义应力幅△σ，缺口曲率半径ρ的定量关     

疲劳裂纹萌生的细观效应

Ｘ射线衍射分析表明，在疲劳极限载荷下循环加载１０＾７次事，退火态１６Ｍｎ在厚度约３个铁素体晶粒大小的表层内，３００Ｍ钢在厚度经１５个原奥氏体晶粒大小的表层内，喷丸强化３００Ｍ钢在距表面２００－３２０μｍ的亚表层内发生ＸＲＤ效应的明显变化。     

30Cr2Ni4MoV钢的疲劳裂纹门槛值与闭合力

选用３０Ｃｒ２Ｎｉ４ＭｏＶ汽轮机低压转子钢，进行了一种测疲劳裂纹闭合力的方法－应变片法，及恒定最大应力强度因子Ｋｍａｘ＾ｃ法测定疲劳裂纹的门槛植。试验得恒应力比Ｒ＝０．１时疲劳裂纹门槛值ΔＫｔｈ，通过闭合力测得门槛值附近的张开应力强度因子幅ΔＫｏｐｔｈ，从而得到门槛值的有效应力强度因子幅ΔＫｅｆｆｔｈ。用恒定最大应力强度因子Ｋｍａｘ＾ｃ法测得高应力比下的门槛应力强度因子幅ΔＫｔｈ＾ｃ，该值与ΔＫｅ     

TA5钛合金的疲劳裂纹扩展门槛值与疲劳裂纹扩展速率的关系

研究了大规格ＴＡ５钛合金热轧环村的疲劳裂纹扩展门槛值ΔＫ＿（ｔｈ）与疲劳裂纹扩展速率加ｄａ／ｄＮ之间的关系。结果表明，Δｋ＿（ｔｈ）值可由近门槛区的ｄａ／ｄＮ表达式直接按定义ｄａ／ｄＮ值算，而无需进行繁琐的试验测定。这一结果同样适用于β区加热热轧ＴＡ５钛合金板材。     

残余压应力对45钢疲劳裂纹萌生寿命的影响

本文研究了４５钢不同缺口半径及经预压，喷丸处理后对试样弯曲疲劳裂纹萌生寿命的影响。研究结果表明：随着试样缺口根部半径的增大，试样的弯曲疲劳裂纹萌生寿命增加。     

高温合金的高温疲劳裂纹扩展门槛值试验

疲劳裂纹扩展门槛值反映材料抗裂纹扩展的能力,是重要的材料性能指标。室温疲劳试验已经成为标准试验方法,但是该方法能否拓展到高温下,并应用于高温合金,尚无试验数据。根据目前的测试技术,试验温度在600℃以下可以使用目测法进行裂纹扩展试验,而在600℃以上,由于试样表面氧化,目测无法观察,所以使用自动测量方法——直流电位法。但由于裂纹扩展门槛值试验时间很长(上百小时),试验难度非常大。该文介绍了粉末高温合金、变形高温合金以及定向凝固高温合金3种高温合金最高到850℃的疲劳裂纹扩展门槛值试验,使用目测法和直流电位法两种方法进行裂纹长度测量。结果表明:直流电位法可以用于高温疲劳裂纹扩展门槛值试验,但试验数据还存在一定的分散性,尚需进一步研究提高裂纹长度测量精度。     

SiCw/LD2疲劳裂纹萌生的研究

本文研究SiCw/LD₂复合材料的疲劳裂纹萌生部位、寿命和机制。用TEM现察疲劳试验后材料中的位错分布和出现在晶须旁的微裂纹。用SEM观察疲劳试样的表面一级塑料复型,发现5μm长的表面裂纹。认为复合材料的疲劳强度比基体合金高的一个原因是基体细小的晶粒所导致的较高的疲劳裂纹萌生寿命。     

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。     

超声疲劳试验方法对S06钢疲劳性能及裂纹萌生机制的影响

采用超声疲劳试验方法和试样尺寸相近的高频疲劳试验方法对S06钢进行疲劳性能试验,将试验数据和试样断口形貌进行对比,研究超声疲劳试验方法对S06钢疲劳性能和裂纹萌生机制的影响.结果表明:在相同的应力水平下,超声加载频率下S06钢的疲劳寿命高于高频疲劳试验测得的疲劳寿命;超声疲劳试验中裂纹全部从表面萌生,而高频疲劳试样裂纹有表面萌生和内部萌生两种机制.分析了超声加载频率对S06钢疲劳性能和裂纹萌生机制产生影响的原因:对疲劳性能的影响与金属材料的晶体结构和裂纹尖端的化学反应有关,对裂纹萌生机制的影响与试样表层残余应力松弛有关.     

利用原位观察技术测定TC4钛合金的疲劳裂纹扩展门槛值

针对目前金属材料疲劳裂纹扩展门槛值测定中存在的测定周期长、试样尺寸较大以及单位周次裂纹扩展长度测量误差较大等问题,采用扫描电镜原位观察技术测定了TC4钛合金的疲劳裂纹扩展门槛值,即通过扫描电镜对裂纹扩展长度的实时精确测定实现快速获得材料的疲劳裂纹扩展门槛值。结果表明：利用该方法测得的TC4钛合金的疲劳裂纹扩展门槛值与已报道的数据基本一致,并且具有快速简便等优点,表明该方法可以用来测定金属材料的疲劳裂纹扩展门槛值。     

CRACK INITIATION MECHANISMS IN TORSIONAL FATIGUE

Abstract— The development of fatigue damage in Co45Ni specimens during push—pull and reversed torsion tests, performed inside a scanning electron microscope, was observed and the different stress states compared. It appeared that transgranular crack initiation and development is delayed and intergranular crack initiation promoted under torsional loading. This was explained in terms of reduced surface distortion at the emergence of persistent slip bands (PSBs) and smaller compatibility stresses at the PSB-matrix interfaces. The influence of the mechanical strength of grain boundaries on the difference between tensile and torsional fatigue lives is discussed.     

Ti单晶及多晶与孪晶相关的疲劳裂纹萌生

研究了高纯Ｔｉ单晶在ＳＥＭ中循环变形及多晶在拉－压对称疲劳和反复弯曲疲劳时与孪晶相关的疲劳裂纹萌生，发现除孪晶界外，循环孪晶带内孪晶与孪晶的碰撞、孪晶内部沿特定面以及孪晶撞击晶界也诱发了疲劳裂纹。     

C形环小试样疲劳裂纹扩展试验方法与应用

航空航天、核反应堆工程等重要工程结构的安全控制对材料断裂性能有重要需求,小尺寸试样断裂韧性测试需求日益凸显。该文提出了一套用于小尺寸构件疲劳裂纹扩展速率测试的C形环小试样试验方法,设计了试样构形和试验夹具,并基于有限元分析和柔度法理论,建立了C形环小试样裂纹长度预测公式和应力强度因子K的表达式。对于低压转子材料26NiCrMoV11-5钢,采用C形环小试样和标准CT试样完成了疲劳裂纹扩展试验,获得了材料的疲劳裂纹扩展特性,并讨论了新方法的有效性。     

光滑与含孔复合材料压-压疲劳实验研究

本文新设计了光滑与含孔两种复合材料试样的抗失稳装置, 简述了这两种试样的压-压疲劳实验概况, 分析和讨论了其疲劳破坏机理, 提出复合材料疲劳损伤的“转捩点”概念。     

非比例载荷下缺口件疲劳寿命预测

针对Mod.9Cr-1Mo铁素体钢缺口件进行了一系列非比例载荷低周疲劳试验,采用直流电位差法测量裂纹萌生寿命,比较了缺口半径和应变路径对疲劳裂纹萌生寿命的影响。结果表明,缺口件裂纹萌生寿命占总寿命的比例与材料类型、应变路径相关,更与缺口半径尺寸直接相关。同一路径下,随着缺口半径增加,裂纹萌生寿命所占比例增大。采用Neuber律进行缺口局部应力-应变损伤的计算,结合Smith-Watson-Topper (SWT)模型和Kandil-Brown-Miller (KBM)模型进行疲劳寿命预测。结果表明,除单轴路径和比例路径外,SWT模型得到的预测结果偏于不安全;KBM模型除对单轴预测偏于保守外,其他预测值较好,总体预测结果位于2倍分散带内。     

CRO试样的疲劳裂纹扩展行为试验方法研究

考虑到如紧凑拉伸和三点弯曲等标准试样的大尺寸要求以及高试验成本等突出问题,该文发展了含外侧径向裂纹C形环小试样（C-ring with an outer radial crack,CRO）的疲劳裂纹扩展行为试验方法。利用有限元分析建立了CRO小试样的高精度应力强度因子算式以及基于柔度法理论的裂纹长度预测公式。采用5083-H112铝合金分别完成了CRO试样和标准CT试样的疲劳裂纹扩展速率试验,获得了相应的Paris方程中的幂指数。通过对比发现,CRO和CT试样的疲劳裂纹扩展规律基本一致,验证了新方法的有效性。基于上述方法对C250钢两种厚度CRO试样的疲劳裂纹扩展行为进行了应用研究。     

CRACK INITIATION AND SMALL FATIGUE CRACK GROWTH BEHAVIOUR OF SQUEEZE-CAST Al-Si ALUMINIUM ALLOYS

Abstract— Fatigue strength, crack initiation and small crack growth behaviour in two kinds of squeeze-cast aluminium alloys, AC8A-T6 and AC4C-T6 were investigated using smooth specimens subjected to rotatary-bending fatigue at room temperature. Fatigue resistance of these alloys was almost the same as that of the wrought aluminium alloys because of their fine microstructure and of the decrease in defect size due to squeeze-casting. Fatigue crack initiation sites were at the eutectic silicon particles on the surface of specimens or at internal microporosity in the specimens. Crack initiation life, defined as a crack length of 50 μm on the specimen surface, was successfully estimated from an evaluation of initiation sites using fracture mechanics and the statistics of extrema. Small fatigue crack growth in the two kinds of alloys obeys the relation proposed by Nisitani et al. , namely that d(2c)/d N = C (σ_a/σ_B)ⁿ· (2 c ), where C is a constant and σ_B is the ultimate tensile strength. It is pointed out that an improvement in fatigue strength of cast aluminium alloys can be expected by refining the eutectic silicon rather than by an increase in static strength.     

WNQ570桥梁钢及其对接焊缝疲劳裂纹扩展性能试验研究

对WNQ570桥梁钢及其对接焊缝进行了疲劳裂纹扩展速率和疲劳裂纹扩展门槛值测定试验,采用两种不同数据拟合方法分别得到具有95%保证率的疲劳裂纹扩展参数。结果表明：本批次的WNQ570钢材具有良好的疲劳裂纹扩展性能,其中对接焊缝疲劳裂纹扩展速率高于母材;在应力强度因子幅值处于10 MPa·m^1/2～70 MPa·m^1/2的常规区间时,基于单试件数据点的处理结果对应的裂纹扩展速率明显高于基于成组数据点的处理结果;WNQ570的疲劳裂纹扩展速率随应力比增加而增加,疲劳裂纹扩展门槛值随应力比增加而降低。