潮湿空气环境下2024-T351铝合金的缺口疲劳强度

采用预腐蚀2024-T351铝合金光滑和缺口试样,在潮湿空气环境下开展了两种应力比(R=-1和0.06)下的腐蚀疲劳试验,获得了相应的S-N曲线。通过光滑与缺口试样的疲劳强度比较,研究了潮湿空气环境下材料的缺口疲劳效应,并进一步获得了不同应力比下疲劳缺口因子(Kf)与疲劳寿命(Nf)之间的实验关系式。结合实测Kf值,对目前工程中的代表性缺口疲劳因子近似估算公式(Neuber公式、Peterson公式、Heywood公式)在腐蚀环境与一定平均应力下的适用性进行了初步检验。     

潮湿空气环境对LC4铝合金疲劳性能的影响

在实验室温度条件下,LC4材料随着应变越接近疲劳极限强度,潮湿空气环境对疲劳寿命的腐蚀影响系数由0．8699降低到0．6684,影响变得更为显著。潮湿空气环境对疲劳强度极限的均值的腐蚀影响系数为0．9467,潮湿空气环境降低了其疲劳性能     

腐蚀环境下2024-T3铝合金疲劳裂纹扩展和剩余强度实验研究

对2024-T3铝合金在5种典型实验室环境和3种组合环境下的疲劳裂纹扩展和剩余强度进行了实验研究.通过实验获得的裂纹扩展数据,对Paris公式进行条件拟合,得到各种环境下的裂纹扩展常数,并作了对比分析.结果表明,腐蚀环境的参与使2024-T3铝合金的疲劳裂纹扩展速率明显加快,不同腐蚀环境对疲劳裂纹扩展速率的影响程度不同,其影响的严重程度由重到轻依次为:油箱结构区、厨房与厕所、油箱积存水、盐水、潮湿空气、高空环境、干燥空气.实验数据还进一步表明,腐蚀介质对临界裂纹长度的影响很小,说明环境对剩余强度能力无直接影响.     

腐蚀环境对预腐蚀铝合金腐蚀疲劳性能的影响

采用不同环境下的轴向加载疲劳性能测试方法,研究了不同环境对预腐蚀7XXX铝合金腐蚀疲劳性能的影响.结果表明:腐蚀环境对其疲劳寿命的影响从重到轻依次是:油箱积水、盐水、潮湿空气和实验室空气.当应力比R为0.5和0.06时,潮湿空气下的疲劳寿命比实验室空气下的略低,降低的幅度随着应力的降低而增大;在低应力水平区盐水和油箱积水环境对疲劳寿命的影响基本相同.当应力比R为-1时,盐水下的疲劳寿命总是略低于油箱积水环境下的疲劳寿命;潮湿空气相比实验室空气下的疲劳寿命随着应力的降低,降低的幅度比应力比为0.5和0.06时要略大.     

不同腐蚀环境对7475-T7351铝合金疲劳性能及裂纹扩展速率的影响

采用轴向加载疲劳和疲劳裂纹扩展速率性能测试方法,研究了不同腐蚀环境对7475-T7351铝合金厚板疲劳及裂纹扩展性能的影响.结果表明:腐蚀环境对7475铝合金的疲劳性能有较大影响,油箱积水和3.5%(质量分数,下同)NaCl溶液中光滑试样的疲劳强度较室温下降约68%,油箱积水和3.5%NaCl溶液环境对材料疲劳强度的影响程度基本相同;不同环境腐蚀(空气和3.5%NaCl)和不同温度(室温和125℃)对材料的低周疲劳性能影响不大;腐蚀环境对裂纹扩展有较明显的加速作用,油箱积水和3.5%NaCl溶液环境对裂纹扩展的加速规律基本一致.     

油箱积水环境对预腐蚀铝合金腐蚀疲劳性能的影响

对预腐蚀2XXX铝合金Kt=1和Kt=3试样进行了实验室空气环境和油箱积水环境下的疲劳寿命实验,并用单侧容限因数法对疲劳安全寿命进行了估算,得到了预腐蚀2XXX铝合金在这两种环境下的中值疲劳寿命和99%可靠度95%置信度水平上的安全疲劳寿命。油箱积水环境显著降低了预腐蚀2XXX铝合金的疲劳性能,实验室空气环境下的疲劳寿命数据比较分散,应力水平越低越分散,而油箱积水环境下的疲劳寿命数据比较集中。油箱积水环境下的腐蚀主要由电化学腐蚀和微生物腐蚀组成。     

3.5%NaCl腐蚀环境下2种航空铝合金材料疲劳性能试验研究

腐蚀环境下的疲劳性能是航空金属结构疲劳寿命设计的重要前提,为此,试验测定了2种航空铝合金材料（2E12-T3、7050-T7451）的光滑试样和缺口试样在干燥大气和3.5%NaCl腐蚀环境下的疲劳性能,在试验数据的基础上进行性能对比,并对试样断口进行扫描电镜（SEM）分析,研究了3.5%NaCl腐蚀环境与载荷联合作用对腐蚀疲劳性能的影响机理,研究结果表明:3.5%NaCl腐蚀环境对2种铝合金材料的疲劳性能均产生不利影响,且腐蚀与疲劳载荷的交互作用随着应力水平的降低而增强,疲劳性能下降更明显;与光滑试样相比,腐蚀环境对铝合金2E12-T3缺口试样疲劳性能的影响更大,但对铝合金7050-T7451缺口试样疲劳性能的影响却变小;在腐蚀环境下,裂纹尖端易发生电化学反应产生腐蚀产物和[H]离子,腐蚀产物的存在会阻碍裂纹闭合,同时,[H]离子导致裂纹尖端的氢脆效应,加快裂纹扩展,使疲劳性能降低。     

航空有机玻璃的疲劳性能

通过对航空有机玻璃进行拉伸疲劳试验得到了不同应力水平下的拉伸疲劳S-N曲线以及条件疲劳强度,研究了应力比对有机玻璃拉伸疲劳性能的影响。结果表明:该有机玻璃在应力比为0.4,0.1,-0.1条件下的疲劳强度分别为63.0,57.3,48.4MPa,其对应的拉伸疲劳S-N曲线随着应力比的增加整体上移;在相同应力水平下,应力比越大,该有机玻璃的拉伸疲劳寿命越长。     

航空铝合金原位腐蚀疲劳性能及断裂机理EI北大核心CSCD

为了研究不同腐蚀条件下2024铝合金的疲劳性能,首先设计搭建原位腐蚀疲劳平台,然后分别进行无腐蚀疲劳、预腐蚀疲劳和原位腐蚀疲劳实验,分析不同腐蚀疲劳条件下2024铝合金的疲劳断裂行为,最后利用扫描电镜(SEM)表征宏、微观断口特征,探究失效机理。结果表明:相同腐蚀环境和时间下,预腐蚀和原位腐蚀疲劳寿命分别为无腐蚀疲劳寿命的92%和42%;在原位腐蚀疲劳条件下,滑移带挤入、挤出导致表面粗糙度增加,吸附较多腐蚀介质,加剧蚀坑演化,易于裂纹萌生并形成多个裂纹源。裂纹的连通形成更大尺寸的损伤,并在材料内部快速扩展。预腐蚀和原位腐蚀疲劳试件断口观察到大量脆性疲劳条带,并且原位腐蚀疲劳条带平均间距约为无腐蚀疲劳条带间距的2倍,说明原位腐蚀疲劳条件下裂纹扩展速率更快。     

腐蚀环境下飞机结构疲劳寿命的分析方法

依据海军现役飞机的腐蚀环境特点及结构件腐蚀损伤深度拟合规律，采用应力场强法和局部应力应变法分别对疲劳缺口系数Kf及疲劳寿命计算模型进行了分析，提出了一种腐蚀环境下飞机结构疲劳寿命的评定方法。该方法以室温大气环境下的寿命评定结论为依据，考虑了结构件腐蚀损伤后潮湿空气、盐雾、盐雾＋SO2等环境介质对疲劳寿命的影响，并结合国产某型飞机机翼前梁缘条腐蚀损伤部位的疲劳寿命及剩余寿命估算实例进行了分析。     

单向碳/环氧复合材料拉—拉疲劳性能研究

本文采用GB3354-84规定的大标距直条试样对单向碳/环氧复合材料的拉一拉(R=0.1)疲劳性能和剩余静拉伸强度进行了研究。用成组试验法和升降法测定了S-N曲线和疲劳极限。试样疲劳破坏是由于沿纤维方向(纵向)疲劳裂纹的扩展引起的。试样剩余静拉伸强度大于0.7σ_b。     

Influence of inclusion size on S-N curve characteristics of high-strength steels in the giga-cycle fatigue regime

Fatigue fracture of high-strength steels often occurs from small defect on the surface of a material or from non-metallic inclusion in the subsurface zone of a material. Under rotating bending loading, the S-N curve of high-strength steels consists of two curves corresponding to surface defect-induced fracture and internal inclusion-induced fracture. The surface defect-induced fracture occurs at high stress amplitude levels and low cycles. However, the subsurface inclusion-induced fracture occurs at low stress amplitude levels and high-cycle region of more than 10⁶ cycles (giga-cycle fatigue life). There is a definite stress range in the S-N curve obtained from the rotating bending, where the crack initiation site changes from surface to subsurface, giving a stepwise S-N curve or a duplex S-N curve. On the other hand, under cyclic axial loading, the S-N curve of high-strength steels displays a continuous decline and surface defect-induced or internal inclusion-induced fracture occur in the whole range of amplitudes. In this paper, influence factors on S-N curve characteristics of high-strength steels, including size of inclusions and the stress gradient of bending fatigue, were investigated for rotating bending and cyclic axial loading in the giga-cycle fatigue regime. Then, based on the estimated subsurface crack growth rate from the S-N data, effect of inclusion size on the dispersion of fatigue life was explained, and it was clarified that the shape of S-N curve for subsurface inclusion-induced fracture depends on the inclusion size.     

真空环境下欠时效态2A12合金的疲劳行为

在低温真空拉-压疲劳试验机上对欠时效态2A12合金的疲劳行为进行了研究,并采用扫描电镜(SEM)分析了真空环境对疲劳断口形貌的影响.结果表明,真空环境使疲劳寿命提高,疲劳曲线右移.在低循环应力时,真空环境中的疲劳断裂次数可比室温大气环境中的多一个数量级.真空和室温大气环境下的疲劳断口均为穿晶断口.在室温大气疲劳断口上可观察到轮胎花样与疲劳条纹.疲劳条纹在低循环应力时出现疲劳条纹的区域增多,真空环境下极少出现轮胎花样与疲劳条纹.文中对真空环境影响欠时效态2A12合金疲劳行为的原因进行了讨论.     

真空环境下欠时效态2A12合金的疲劳行为

在低温真空拉-压疲劳试验机上对欠时效态2A12合金的疲劳行为进行了研究,并采用扫描电镜(SEM)分析了真空环境对疲劳断口形貌的影响.结果表明,真空环境使疲劳寿命提高,疲劳曲线右移.在低循环应力时,真空环境中的疲劳断裂次数可比室温大气环境中的多一个数量级.真空和室温大气环境下的疲劳断口均为穿晶断口.在室温大气疲劳断口上可观察到轮胎花样与疲劳条纹.疲劳条纹在低循环应力时出现疲劳条纹的区域增多,真空环境下极少出现轮胎花样与疲劳条纹.文中对真空环境影响欠时效态2A12合金疲劳行为的原因进行了讨论.     

真空环境下峰时效态2A12合金的疲劳行为

在低温真空拉-压疲劳试验机上对峰时效态2A12合金的疲劳行为进行了研究,并采用扫描电镜(SEM)分析了真空对疲劳断口形貌的影响.结果表明,真空使疲劳寿命提高,疲劳曲线右移.在低循环应力时,真空环境中的疲劳断裂次数可比室温大气环境中的多2至3倍.真空和室温大气环境下的疲劳断口均为穿晶断口.在室温大气疲劳断口上可观察到轮胎花样与疲劳条纹.在低循环应力时出现疲劳条纹的区域增多.真空环境下极少出现轮胎花样与疲劳条纹.对真空影响峰时效态2A12合金疲劳行为的原因进行了讨论.     

真空环境下自然时效态2A12合金的疲劳行为

在真空拉-压疲劳实验机上对真空和室温大气环境下自然时效态2A12合金的疲劳行为进行了研究,并采用扫描电镜(SEM)分析了真空和室温大气环境对疲劳断口形貌的影响.对比两种环境下的结果表明,真空环境使疲劳寿命提高,疲劳曲线右移.在低循环应力时,真空环境中的疲劳断裂次数可比室温大气环境中的高近4倍.真空和室温大气环境下的疲劳断口均出现疲劳条纹、台阶和韧窝,且在低循环应力时出现韧窝的区域增多.真空环境下疲劳断口中台阶高度较低,疲劳条纹与韧窝较细小.本研究对真空环境影响自然时效态2A12合金疲劳行为的原因进行了讨论.     

真空环境下过时效态2A12合金的疲劳行为

在真空拉-压疲劳试验机上对过时效态2A12合金的疲劳行为进行了研究,并利用扫描电镜分析了真空对疲劳断口形貌的影响.结果表明:真空环境中疲劳寿命明显提高;在低循环应力下,真空环境中的疲劳断裂循环次数比室温大气环境中高近3倍;室温大气和真空环境下的疲劳断口均为穿晶断口,断口中均出现疲劳条纹、台阶和韧窝,且在低循环应力下,疲劳条纹出现的区域较多,但真空环境下疲劳断口中的台阶高度较低,疲劳条纹与韧窝较细小.     

疲劳强度-寿命关系的概率密度演化方法

基于疲劳强度随加载循环次数增加不断劣化的物理事实,采用Euler描述推导出疲劳强度与随机参数联合概率密度函数满足的演化方程。采用数值求解方法,给出疲劳强度-寿命概率密度曲面（probability density S-N）,并可据此计算给定存活率的p-S-N曲线。基于疲劳试验结果的算例分析表明,疲劳强度-寿命概率密度曲面、Monte Carlo模拟及具有给定分位数参数的S-N关系三者计算的p-S-N曲线吻合良好。疲劳强度-寿命概率密度演化方法可不依赖分布假定给出S-N关系的完备概率描述。     

高强度钢30Cr3SiNiMoVA的疲劳特性研究

为了获得超高强度钢30Cr3SiNiMoVA的疲劳设计数据,对该材料进行了疲劳性能实验。分别对该材料的抛光和未抛光试样进行轴向拉压疲劳实验。用升降试验法测定材料的条件疲劳极限,用成组实验法在四级应力水平下测试其疲劳寿命。结合升降法所得的条件疲劳极限值和成组法实验数据,采用双参数最小二乘法拟合S-N曲线,运用概率方法求得P-S-N曲线。通过对两种试样的S-N曲线分析可知:未抛光试样的疲劳寿命要低于抛光试样的疲劳寿命,并且疲劳载荷级越低,两类试样之间的疲劳寿命差越大,抛光试样的疲劳极限大约是未抛光试样的1.4倍。相关实验现象表明30Cr3SiNiMoVA的疲劳寿命对试样表面粗糙状态非常敏感,建议该类材料在应用过程中要采取有效措施改善构件的表面状态。文中实验数据可为该材料的工程应用提供参考。     

17-4PH末级长叶片叶根的疲劳强度与缺口效应

采用成组法和升降法开展了室温某17-4PH末级长叶片叶根纵、横方向光滑与缺口试样的疲劳试验,获得了两个方向上材料的S-N曲线,并对典型疲劳断裂试样进行了断口宏微观形貌观察。结果表明:叶片叶根纵、横方向的疲劳强度基本一致,在长寿命区,纵向疲劳强度略高于横向;光滑试样的疲劳断裂主要呈现单裂纹源特征,而缺口试样呈现多裂纹源汇聚的断裂形貌。结合试样缺口根部的弹塑性应变分析,进一步讨论了叶片叶根纵、横方向的疲劳缺口效应。