用当量S—N曲线估算疲劳裂纹形成寿命

介绍了一种利用相对Ｍｉｎｅｒ法则估算构件在变幅载荷谱下裂纹形成寿命的当量Ｓ－Ｎ曲线方法。与常规的名义应力法相比，此方法不用常幅试验下得到的Ｓ－Ｎ曲线，而是根据该构件在两种载荷谱下的疲劳试验寿命，推导出能反映在变幅载荷谱条件下构件疲劳特性的当量Ｓ－Ｎ曲线为依据寿命估算。运用此方法，本文对文献（１）所给六种载荷谱下的试片寿命进行了计算，并以试验寿命为依据对按常规Ｓ－Ｎ曲线法修正的Ｓ－Ｎ曲线法，局部应力     

超声疲劳试验方法在40Cr钢疲劳性能研究中的应用

用超声疲劳试验方法(频率为20kHz)测定40Cr钢在10^5～10^10周次范围内的疲劳寿命(S-N)曲线。结果表明，40Cr钢的疲劳寿命(SN)曲线在10^5～10^10周次范围内始终保持下降趋势，在l0^5周次以上没有水平段。超高频疲劳载荷下的S-N曲线同样能用Basquin关系式描述。与常规频率下的疲劳性能相比，高频载荷下的疲劳强度增加。20kHz循环载荷下，40Cr钢10^7周次的疲劳强度为443MPa，10^10周次时为235MPa。     

用当量S－N曲线估算疲劳裂纹形成寿命

介绍了一种利用相对Ｍｉｎｅｒ法则估算构件在变幅载荷谱下裂纹形成寿命的当量Ｓ－Ｎ曲线方法。与常规的名义应力法相比，此方法不用常幅试验下得到的Ｓ－Ｎ曲线，而是根据该构件在两种载荷谱下的疲劳试验寿命，推导出能反映在变幅载荷谱条件下构件疲劳特性的当量Ｓ－Ｎ曲线，并以此当量Ｓ－Ｎ曲线为依据进行寿命估算。运用此方法，本文对文献［１］所给六种载荷谱下的试片寿命进行了计算，并以试验寿命为依据对按常规Ｓ－Ｎ曲线法修正的Ｓ－Ｎ曲线法、局部应力应变法和本文当量Ｓ－Ｎ曲线法所估算出的结果进行了比较，结果表明。本文所介绍的方法不仅简单实用，而且精度要明显高于其他几种方法。     

超声疲劳试验方法在铸铝疲劳试验中的应用

应用20kHz频率下的超声疲劳设备完成亿周次疲劳试验，获得铸铝AS5U3G-Y35超高周疲劳特性。通过20kHz频率下的超声疲劳试验和35Hz频率下的常规试验，完成10^4～10^10周的S-N曲线。试验结果表明，在10^7周以上试件仍会发生疲劳断裂。在10^7～10^10周之间，当应力比R=-1时，疲劳强度随循环数的增加而下降；当应力比r=0．1时，在循环数超过10^8周时，疲劳强度不再下降，S-N曲线出现平台。比较20kHz和35Hz两种频率下的试验结果，在10^4～10^7周之间没有明显差别，即铸铝AS5U3G-Y35在超声疲劳试验中不存在频率效应。扫描电镜观察试件疲劳断裂面发现材料中分布许多小的缩孔，而且大多数试件的疲劳破坏都发生在试件表面或接近表面的缩孔处。     

Monte-Carlo伪随机历程模拟在声疲劳分析中的应用功率谱密度法

传统声疲劳分析方法要求提供宽带声激励条件下的随机疲劳Ｓ－Ｎ曲线进行寿命估算，而目前在工程应用中却出现了随机疲劳试验曲线缺少和等效随机疲劳曲线应用限制条件多的现状，这是声疲劳深入发展的一大难题。本文在文［１］的基础上，将利用Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ伪随机模拟的方法解决上述问题，使应用常规疲劳Ｓ－Ｎ曲线成为可能，并进一步完善声疲劳寿命估算的功率谱密度法     

LY10的超声疲劳性能研究

应用超声疲劳试验技术研究了LY10铝合金在超声振动载荷 (f =2 0kHz ,R=- 1)下的疲劳性能。并应用不同尺寸试样进行实验对比 ,发现试样在一定尺寸范围内 ,尺寸的改变不会引起疲劳破坏的总循环次数的变化。应力 寿命 (S N)曲线显示 ,在 10 6～ 10 9周次之间 ,曲线仍有下降趋势 ,而未呈现水平渐进线。扫描电镜观察试件疲劳断裂面发现 ,疲劳破坏主要源于试样表面 ,铝合金对表面状态十分敏感。     

某型发动机风扇叶片高低周复合疲劳特性的研究

为了对某型发动机风扇叶片进行定寿工作,通过高低周复合疲劳试验,并对试验结果进行了统计分析,得到了该型叶片的疲劳特性曲线(S-N曲线、P-S-N曲线)。结果表明:当高周疲劳应力大于61.51 MPa时,该型叶片的S-N曲线满足二次函数规律,当小于61.51 MPa时,其高周次数达到了107以上,超过了一般金属材料的疲劳极限;在双对数坐标下,该叶片的S-N曲线为一次函数,满足线性规律;疲劳寿命在高应力水平下分散性较小,在低应力水平下分散性较大;该型叶片中值寿命(50%存活率)约为安全寿命(99.99%存活率)的2.5至5倍。     

激光熔覆对30CrMnSiA钢试件疲劳寿命的影响

讨论了３０ＣｒＭｎＳｉＡ钢试件的疲劳寿命与激光熔覆参量的关系，在优选参数的基础上，对钢试件进行了激光熔覆处理，并完成了疲劳寿命试验，给出了Ｓ－Ｎ曲线及其表达式，结果表明，在优选参量条件下，激光熔覆处理能显著地增加钢试件的疲劳寿命。     

缺口应力集中对40Cr钢高周疲劳性能的影响

用超声疲劳试验方法测定了40Cr钢光滑试样和缺口试样在105-1010周次范围内的疲劳寿命(S-N)曲线,研究了缺口应力集中对疲劳性能的影响。结果表明:两种试样的S-N曲线呈现连续下降特征;缺口应力集中对材料疲劳性能的影响表现出阶段性特征,存在一个临界疲劳断裂循环数Nc,当疲劳断裂周次NfNc,Kf随Nf的增加而减小。在107以上超高周范围内,Kf和疲劳缺口敏感系数g与Nf具有线性关系。     

Q420D高强钢横向十字焊接接头疲劳寿命数值模拟与试验验证

通过疲劳试验拟合得到Q420D高强钢横向十字焊接接头的应力幅-疲劳寿命(S-N)曲线(试验拟合),采用ANSYS与FE-SAFE软件联合仿真技术预测该十字接头的疲劳寿命并拟合得到S-N曲线(数值拟合),对比分析了数值拟合和试验拟合结果,并分析了现行规范对十字接头疲劳寿命的评价效果.结果表明:十字接头疲劳寿命数值拟合值与试验拟合值的相对误差不大于3.49％,疲劳极限相对误差为0.93％,说明应用ANSYS与FE-SAFE软件联合仿真技术预测十字接头疲劳寿命可靠;试验拟合S-N曲线(存活率50％)与ANSI规范设计曲线吻合较好,而95％存活率下的试验拟合曲线与DNV规范设计曲线吻合较好;当循环次数高于2×105周次时,EN规范较ANSI规范能更好地评估十字焊接接头疲劳寿命,且具有足够的安全储备.     

20 kHz频率下高强度钢超高周疲劳研究

应用超声疲劳试验技术，对两种高强度钢在20kHz频率下10^5～10^10循环周次的疲劳性能进行了测试分析。结果表明：应力比R=-1时，D38MSV5S钢与100C6钢在10^5～10^10循环周次之间，试样仍会发生疲劳断裂，疲劳强度随循环次数的增加而下降；R=0．1时，D38MSV5S钢在10^6～10^7循环周次之问会出现疲劳强度。与30Hz频率下常规疲劳试验数据比较发现，频率对100C6钢的疲劳性能影响不大；R=-1时，D38MSV5S钢20kHz频率下的SN曲线略低于30Hz频率下的SN曲线，当R=0．1时，频率对D38MSV5S钢疲劳性能的影响更为明显。在超高周疲劳循环下，疲劳破坏主要起源于试样内部夹杂物。     

超高强度钢十亿周疲劳研究

利用20kHz压电超声疲劳试验技术，对六种抗拉强度高于1500MPa的低合金钢进行测试。结果表明，这些材料并不存在传统规范中所谓的“疲劳极限”，它们在超过10^7，甚至10^9应力循环后仍然继续发生破坏，而且其S－N曲线表现出“阶梯”型特征。研究还发现，这些材料都存在一个分界应力幅值区间（或应力循环数区间，大约在10^6到10^7的平台内），裂纹萌生由试件表面向其内部转换。实验证明了十亿周级超高周疲劳裂纹由试件内部萌生的机理。     

电镀铜薄膜疲劳性能与寿命预测

利用MMT-11N微机械疲劳试验系统对11.5 μm厚无基体支持的电镀铜薄膜试件的拉伸疲劳特性进行了试验研究。试件采用准LIGA工艺制作。试验在室温条件下进行,采用载荷控制、脉动循环加载,载荷频率为20 Hz,得到了铜薄膜光滑试件和缺口试件的S-N曲线,根据传统宏观疲劳理论确定了铜薄膜循环应力—应变曲线和应变—寿命曲线。利用修正局部应力—应变法对缺口试件的疲劳寿命进行了预测,预测寿命与试验寿命误差在3.2倍因子之内,预测结果较好地符合试验结果。试验表明,取半寿命周期的迟滞回线作为稳定迟滞回线在微机械疲劳中仍是可信的,局部应力—应变法亦可应用于微机电系统疲劳寿命预测,宏观疲劳理论在一定程度上也适合于描述微机械疲劳。     

基于等效结构应力法的镁合金接头疲劳寿命预测

针对镁合金焊接结构疲劳强度评估方法不全面的问题,在等效结构应力法的研究基础上,提出了镁合金焊接接头疲劳寿命预测方法。基于 200 余个包含不同特征的镁合金接头疲劳试验数据,采用有限元数值模拟,计算试件接头焊趾处的等效结构应力。结合 ASME 标准中对曲线拟合的规范,进行镁合金接头寿命曲线拟合,得出了预测疲劳寿命的常系数 C d 和 h 。将拟合结果与铝材的疲劳寿命曲线进行对比,结果表明,镁合金接头在 1×10^7?次循环下的疲劳强度约为 31.6 MPa ,同等条件下约为铝材疲劳强度的 82% 。该镁合金接头疲劳寿命预测方法可用于评估镁合金结构疲劳强度是否满足轨道车辆车体结构使用需求。     

Fretting fatigue strength of SCM435H steel and SUH660 heat‐resistant steel in hydrogen gas environment

Utilisation of hydrogen is expected to be one of the solutions against the problems of exhaustion of fossil fuels and reduction of carbon dioxide emissions. Evaluation of the materials for hydrogen utilisation machines is required. The objectives of this study are the characterisation of fretting fatigue strength of low‐alloy steel SCM435H and heat‐resistant steel SUH660, and the validation of effectiveness of nitriding in hydrogen gas environment. Fretting fatigue tests were conducted up to 3 × 10⁷ cycles. The decrease of fretting fatigue strength in hydrogen gas environment was found at the long‐life region exceeding 10⁷ cycles. The amount of the decrease of the fretting fatigue limit at 3 × 10⁷ cycles was 11% for SCM435H and 15% for SUH660. However, at the stress level above the fretting fatigue limit in air, the finite life in hydrogen gas increased more than that in air. The cause of extension of fatigue life was the delay of start of stable crack propagation. Fretting fatigue crack, which was smaller than 200 µm in length, consumed approximately 60% of the fatigue life in hydrogen gas environment. Fretting fatigue crack was steadily propagated after the test was started in air. Observations of the fretted surface showed that the fretting wear process in hydrogen gas environment was dominated by adhesion. Tangential force coefficient was higher in hydrogen gas environment than that in air. It is considered that the adhesion has a close relation to crack initiation in hydrogen gas environment, and as a result, the failure of specimen occurred at a lower stress level comparing the fretting fatigue limit in air. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

LY12CZ铝合金悬臂梁动态疲劳S─N曲线的试验测定

在４０多件典型小试件（悬臂梁）上进行的振动疲劳试验结果表明，ＬＹ１２ＣＺ铝合金悬臂梁的动态疲劳Ｓ－Ｎ曲线可用双对数坐标上的一条直线ｌｏｇＮ＝２０．２０５３－６．８４３２１ｏｇＳ表示。该Ｓ－Ｎ曲线可用于相应材料结构的动态疲劳分析。研究指出，对于典型结构的动态疲劳试验，通过测定谐振频率的降低来判断疲劳裂纹的出现是一个行之有效的方法。     

微米尺度铜键合丝疲劳性能研究

目前,铜键合丝广泛用于集成电路、电子封装等领域,但是铜丝在制造和键合的过程中受到的局部应力和摆动,会不可避免地产生疲劳问题。通过一套以自激振动为原理组装的微结构疲劳试验装置,对不同直径的微米级铜键合丝进行对称弯曲疲劳性能测试。试验结果表明:该试验装置能够成功地对微米级铜丝进行对称弯曲疲劳性能试验;无论是屈服强度、抗拉强度还是弹性模量,直径20μm的铜丝均高于直径30μm、40μm的铜丝,表现出明显的尺寸效应;所有铜丝的疲劳寿命集中在4.5×104~1×107;在相同应力条件下,铜丝的疲劳寿命随着铜丝直径的增加而减小;直径20μm、30μm、40μm的铜丝对应的疲劳强度(N=106)分别为147 MPa、97 MPa、70 MPa。从扫描电子显微镜的断口分析结果可以看出拉伸断口为凿峰状,断口周围表面出现许多相间的条状拉拔痕迹;疲劳断口为平齐正断,两条裂纹起源于试样表面,瞬断区为窄条状。