不同应力比下ADB610钢疲劳裂纹扩展速率的试验研究

采用标准紧凑拉伸试样进行五级应力比(R=0.1、0.2、0.3、0.4和0.5)的疲劳裂纹扩展速率试验,使用递增多项式法对试验数据进行处理,得到不同应力比下的裂纹扩展速率曲线及表达式。定量分析了应力比对裂纹扩展速率和Paris公式中两个重要参数的影响,并对五级应力比下的疲劳断口进行了分析,探讨了应力比对裂纹扩展速率的影响机理。     

基于断裂力学的疲劳裂纹扩展速率公式研究

对疲劳裂纹扩展速率公式的研究已有50余年的历史,但是这些公式中均含有物理意义不明确、需由实验确定的常数,通过对三个常用公式和一个新近得到公式的分析比较,验证了新近得到公式的正确普适性、参数易求性及公式物理意义的明确性,进而可预测不同材料的疲劳裂纹扩展速率.     

加载频率f和应力比R对腐蚀疲劳裂纹扩展速率影响的研究

在腐蚀疲劳试验基础上, 研究了０Ｃｒ１８Ｎｉ９ 钢在ＮａＣｌ溶液中的扩展行为, 分析了应力比Ｒ和加载频率ｆ 对腐蚀疲劳裂纹扩展速率的影响, 提出了环境加速因子Ｃ （Ｒ, ｆ）, 进而给出了一种反映腐蚀疲劳裂纹扩展速率ｄａ／ｄＮ～ （ΔＫ, ｆ, Ｒ） 的数学模型。该模型经试验验证, 满足工程要求     

6156铝合金疲劳裂纹的扩展速率

针对不同时效状态、相同时效状态在不同应力比(0.1,0.5)和不同方向(L-T,T-L)的6156铝合金的疲劳裂纹扩展速率进行了研究;同时还用透射电镜及扫描电镜对合金的显微组织与断口形貌进行了观察。结果表明：不同时效状态下,在疲劳第Ⅰ和第Ⅱ阶段,自然时效态合金的疲劳裂纹扩展速率最小,T6欠时效态的较大,T6过时效的最大...     

应力比影响下的铝合金全范围疲劳裂纹扩展速率表达式

通过试验测得T851处理的2124铝合金板TL取向与LT取向不同应力比时的裂纹扩展门槛值及裂纹扩展速率;将应力比影响下的有效应力强度因子ΔKeff、有效裂纹扩展门槛值ΔKeffth及裂纹在循环应力作用下的临界应力强度因子K′C引入全范围裂纹扩展速率表达式中,并用修正后的公式对不同应力作用下2124铝合金TL取向与LT取向的疲劳裂纹扩展速率进行了预测。结果表明:预测结果与试验结果基本吻合,说明修正后全范围裂纹扩展速率表达式可以用来描述2124铝合金裂纹扩展速率。     

Ⅲ型加载对Ⅰ型疲劳裂纹扩展速率的影响

通过有限元数值模拟和疲劳裂纹扩展试验,研究了Ⅲ型加载对Ⅰ型加载的疲劳裂纹扩展速率的影响.计算结果表明,在Ⅰ型加载的基础上进行Ⅲ型加载,应力强度因子K1随着Ⅲ型加载的增大而减小;KⅢ随着Ⅲ型加载的增加而增大.在相同边界条件下,裂纹前缘所在直线上,越接近中性面,K1的值越小.为了验证有限元数值分析结果,对铝合金材料进行了疲劳裂纹扩展速率试验.试验结果表明,在Ⅰ型加载的基础上进行Ⅲ型加载会使疲劳裂纹扩展速率减小;在一定范围内,疲劳裂纹扩展速率随着Ⅲ型加载的增加而减小.     

确定疲劳裂纹扩展速率的积分法

针对疲劳裂纹扩展试验中采用传统的差分方法得到的da/dN-ΔK数据分散性较大的问题,提出了得到裂纹扩展速率的积分方法,并将两种方法与试验结果进行了比较,结果表明,积分方法得到的结果与试验结果符合得很好,得到的裂纹扩展速率更精确。     

2.25Cr—1Mo复杂应力状态下低周疲劳裂纹扩展规律研究

通过对2.25Cr-1Mo材料进行不同温度下的低周疲劳试验,并应用NHRDS有限元程序进行裂纹尖端各应力应变分量,各当量弹、塑性应变范围的计算,利用当量J积分范围,研究了该材料在复杂应力状态下的低周疲劳裂纹扩展规律,结果表明,在复杂应力状态下2.25Cr-1Mo材料的低周疲劳裂纹扩展速率可采用当量J积分范围进行表征。     

疲劳裂纹扩展速率试验载荷的确定

本文分析了疲劳裂纹的扩展规律,给出了疲劳裂纹在线弹性或小范围屈服状态下,于亚临界扩展时,确定试验载荷的方法,为疲劳裂纹扩展速率试验确定载荷提供一种途径。试验证明,此方法理论充分、可靠简单、经济,有一定推广价值。     

应力比r对构件疲劳裂纹扩展的影响分析

应用能量释放率法及Paris公式对疲劳裂纹扩展问题进行了研究,详细分析比较了在不同应力比r作用下,对箱形构件未穿透型裂纹剖面各积分点的应力强度因子及裂纹扩展速率的影响.所得结论可为工程设计及裂纹无损检测人员提供一定参考.     

钛合金断口反推疲劳应力的实验与工程应用研究

对钛合金在实验和工程应用条件下的构件进行断口定量反推，研究疲劳条带间距反推疲劳应力在钛合金应用的可行性。结果表明，实验条件下应力水平较低时，钛合金断口反推计算的疲劳应力的误差较小，随着应力水平的提高，误差逐渐增大，采用无量纲数a/D在0．45～0．55范围内的疲劳条带间距进行反推的误差在10％以下；而对钛合金实际构件的疲劳断裂，可采用疲劳条带间距进行反推其疲劳振动应力，该方法简单易行，且误差较小。     

定向有机玻璃裂纹扩展性能试验研究

有机玻璃由于具有较好的强度和透光性而广泛应用于飞机风挡及座舱盖等结构中,其抵抗裂纹扩展性能对飞机安全性及使用寿命具有重要的影响。采用中心裂纹拉伸(CCT)试样对三种定向有机玻璃进行了疲劳裂纹扩展试验,采用七点递增多项式法对试验结果进行处理,求得不同试验条件下定向有机玻璃疲劳裂纹扩展速率与应力强度因子的关系式,对比分析了相同条件下三种定向有机玻璃的疲劳裂纹扩展性能,考核了应力比及残余应力对疲劳裂纹扩展速率的影响,为飞机座舱盖航空有机玻璃选材、使用及维护提供了试验依据。     

疲劳裂纹扩展试验的一种低载截除方法

基于疲劳裂纹扩展门槛值和应力比的关系,提出了一种适用于疲劳裂纹扩展试验的低载截除方法。该方法综合考虑了材料裂纹扩展性能、应力幅值和应力比的影响。用中心裂纹板(M(T))试验件进行了一种飞-续-飞原谱和两种截除谱下的疲劳裂纹扩展试验。截除谱下裂纹扩展寿命与原谱下寿命差别在26%以内,但试验周期最多缩短了78%。试验结果表明,采用提出的方法进行低载截除,可显著缩短试验周期而不改变结构破坏模式,也不明显改变裂纹扩展寿命。     

一种疲劳长裂纹扩展率新模型

基于LZ50车轴裂纹扩展数据分析,提出描述长裂纹扩展的新模型。新模型包含门槛值和断裂韧度,并考虑循环比效应,可有效描述门槛值附近和高应力强度因子范围长裂纹的扩展行为及其趋于断裂点的行为;该模型克服了现有Paris-Erdogan模型不能描述门槛值附近和高应力强度因子范围,Forman-Kearney-Engle模型不能描述门槛值附近,Elber方程不能描述高应力强度因子范围疲劳裂纹扩展规律的缺陷。     

疲劳裂纹残余应力与应力强度因子研究

聚碳酸酯紧凑拉伸试件的疲劳试验和光弹性试验表明，尽管是低应力疲劳问题，但随着裂纹的扩展在裂尖附近出现残余应力场。给出了与循环周次相对应的卸载残余应力场，从而揭示出闭合效应的存在并提出其度量准则。试验表明，闭合效应使得应力强度因子降低，因此原有应力强度因子理论计算式不再适用，对此提出了一种简便有效的修正方案。     

疲劳短裂纹在残余应力场中的闭合和扩展

用压入法引入残压应力,以研究穿透短纹在残余应力听扩展规律。残余压力是通过提高裂纹闭合而提高裂纹扩和,此法不仅适用于长裂纹,也可延伸致短裂纹阶段,残余应力的引入不改变材料的本征门槛。     

基于FE-EFG耦合算法的疲劳裂纹扩展数值模拟方法

为了提高计算效率,提出采用一种新的数值模拟方法,耦合的有限元—无网格伽辽金方法(finite elementmeshfree Galerkin method,FE-EFG),计算含裂纹构件的位移场。在靠近裂纹尖端的区域采用EFG节点离散,在其他区域用有限元离散,充分利用两者的优势,避免各自的不足。根据获得的位移场,提出一种基于EFG方法的虚拟裂纹闭合法,用以计算应力强度因子。给出一种新的节点更新法用以模拟裂纹的扩展,用Paris法则确定裂纹扩展的速率。最终得到一种新的疲劳裂纹扩展数值模拟方法。数值算例表明,所提方法的计算结果与实验结果基本一致。     

STUDY ON FATIGUE SHORT CRACK GROWTH LAW AND FATIGUE LIFE FOR MEDIUM CARBON STEELS

０ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＩｎｍｏｄｅｒｎｄｅｓｉｇｎ,ｉｔｉｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｔａｓｋｔｏｅｓｔｉｍａｔｅｆａｔｉｇｕｅｌｉｆｅｐｒｅｃｉｓｅｌｙ．Ｔｈｅｌａｗｓｏｆｆａｔｉｇｕｅｃｒａｃｋｉｎｉｔｉａｔｉｏｎａｎｄｇｒｏｗｔｈｍｕｓｔｂｅｋｎｏ...     

恒幅载荷16MnR钢疲劳裂纹扩展统计特性分析

通过21个紧凑拉伸试件的疲劳试验，进行16MnR钢疲劳裂纹扩展统计特性研究。研究给定裂纹尺寸条件下疲劳寿命的分布规律，给定寿命条件下裂纹尺寸的分布规律，给定裂纹尺寸下疲劳裂纹扩展速率的分布规律；为16MnR钢疲劳可靠性评估提供基础数据。     

疲劳裂纹扩展试验用载荷谱简化方法研究

提出了一种新的分段加载方法,其可用于缩短飞机结构裂纹扩展试验周期。该方法基于低载截除技术,并结合含裂纹试验件的裂纹尖端应力强度因子情况,对裂纹扩展试验用随机载荷谱进行分析研究。随后,规划了典型壁板试验件进行试验验证,结果表明,在保证有效性的条件下,使用该方法能有效缩短试验时间(验证试验为27%),且验证试验件为全尺寸结构件,故该方法可以直接应用于机身壁板及其他飞机结构的裂纹扩展试验中。