一种新的多轴高周疲劳模型

将疲劳强度以上加载等效为塑性应变,建立了塑性应变与加载应力呈线性关系的表达式,由此得到循环加载的塑性应变能。该塑性应变能使材料微观组织结构发生不可逆变化而引起等效宏观应力。假定该应力符合一种特定的分布函数,导出其最大应力与外加应力叠加达到材料本征断裂应力时的裂纹成核寿命,从而并由微裂纹引起上述两部分应力变化,得到继续加载直至宏观裂纹出现的疲劳寿命。所建立的多轴疲劳寿命公式由3个材料参数表达,并通过单轴疲劳试验数据确定。初步研究表明：该模型对所引用的多轴疲劳试验数据有很好的预测能力。     

10CrNiMo结构钢低周疲劳过程中弹塑性应变的变化规律

采用系列光滑圆形横截面试样,在6级逐级递增的不同轴向恒应变范围(0.6%～2.0%)控制下,研究了10CrNiMo结构钢在低周疲劳过程中弹性应变和塑性应变的变化规律。结果表明,随着总应变范围Δε_T的增加,弹性应变范围Δε_e近似以自然对数规律缓慢增加,其在总应变范围所占的比例按照负的幂指数规律逐渐下降;塑性应变范围Δε_p以直线规律快速增加,其在总应变中的比例按照一元二次多项式规律逐渐增加。当Δε_T小于1.5%时,Δε_e起主导作用;当Δε_T增加至1.5%时,Δε_e和Δε_p所占比例基本相当,共同起主导作用;当Δε_T大于1.5%时,Δε_e增加缓慢,Δε_p快速增加并起主导作用,控制着低周疲劳的整个过程。     

具有应力集中的钢结构的低周疲劳分析

根据材料静力参数，估算其疲劳参数，利用实验加以修正，获得了循环σ－ε曲线和εｕ－２Ｎｆ曲线，进而把非线性有限元法和局部应力应变分析结合在一起计算两个试件疲劳寿命，同时，针对这两个试件进行了低周疲劳实验研究，理论结果和实验结果作了比较，从而证明了本文提出了分析方法是行之有效的。     

三维应力状态下高温低周疲劳寿命分析

通过带缺口的圆柱形ＬＤ８铝合金度样的高温低周疲劳试验，并应用ＴＭＦ程序，进行了轴对称问题的循环应力应变计算，探讨了应用当量应变范围评价三维低周疲劳特性，研究结果表明，三维应力状态下，当量应变范围可以作为三维高温低周疲劳的有效力学参量。     

500MPa级针状铁素体钢的低周疲劳行为

采用光滑圆柱疲劳试样,通过对500MPa级针状铁素体钢进行轴向总应变控制模式的室温低周疲劳实验,研究了实验钢的循环应力-应变行为、应变-寿命特性及循环应力响应。结果表明:当总应变幅为临界应变幅时(Δεt/2=0.35%),循环一开始就进入饱和状态,应力幅值保持不变;当总应变幅低于临界应变幅时(0.2%≤Δεt/2<0.35%),实验钢表现出循环软化特性;当总应变幅高于临界应变幅时(0.35%<Δεt/2≤0.6%),实验钢先表现出循环硬化,达到循环饱和后又表现出循环软化特性。疲劳断口的SEM分析表明,疲劳裂纹通常萌生于试样一侧的表面,具有多源性,且裂纹的扩展符合Laird的塑性钝化机制。     

汽轮机转子10%Cr钢的高温低周疲劳特性

在分别控制应变和温度的条件下进行超超临界汽轮机转子10%Cr钢的高温低周疲劳实验,用SEM和TEM分析了10%Cr钢实验前后的表面形貌和亚晶粒结构。根据实验数据拟合应力-应变曲线、应力-寿命曲线和应变-寿命曲线,得到了反映材料高温低周疲劳特性的Ramberg-Osgood参数和Manson-Coffin参数。对比分析了低周疲劳实验初始和结束两个阶段的滞回曲线和应力-寿命曲线,并讨论了不同温度和不同应变幅控制的塑性应变。结果表明,在高温工况下10%Cr钢的塑性应变较为明显,随着应变幅的增大钢的疲劳寿命降低,随着循环周期的变化塑性应变速率经历了下降-过渡-上升三个阶段,曲线出现拐点。最大裂纹长度随循环周期呈非线性扩展,高温低周疲劳载荷使钢中的亚晶粒尺寸增大。     

基于塑性应变能的多轴低周疲劳寿命预测模型

在分析多轴疲劳损伤机理的基础上,提出一个新的多轴低周疲劳寿命预测模型。此模型以临界平面上的塑性应变能作为疲劳损伤参量,分析了临界平面的特点并给出了损伤参量的计算过程。利用该模型预测了不同加载路径下的304不锈钢试件的疲劳寿命,并与试验值进行比较。结果表明,该损伤参量具有明确的物理意义,能够适用于多轴比例与非比例等各种复杂的加载情况。     

汽轮机转子低周疲劳寿命的预测

[j商要】本文汲取了Lemaire的非线形低周疲劳连续损伤累积理论,引进三轴度因子,建立了汽轮机转子低周疲劳损耗计算模型,通过对比分析,表明多轴损伤累积模型,较准确的反映了转子低轴疲劳寿命损伤过程,考虑到了多轴应力状态对低周疲劳寿命的影响。     

高周疲劳和低周疲劳统一的能量表征方法研究

对高周疲劳和低周疲劳寿命预测模型进行了研究,提出了一种能够将高周疲劳和低周疲劳统一表征的能量形式参量.用统一的能量形式表征参量对高温合金GH141的760℃高周疲劳和低周疲劳数据进行处理,得到理想的能量-寿命方程.用1Cr11Ni2W2MoV钢500℃和粉末盘材料FGH95的600℃高温低周疲劳和高周疲劳数据对统一表征方法进行验证,验证结果表明,用能量形式的表征参量能够得到理想的能量-寿命方程.     

沉淀硬化不锈钢弹簧低周疲劳性能研究

研究了Ｃｒ１２Ｍｎ５Ｎｉ４Ｍｏ３Ａｌ沉淀硬化不锈钢弹簧低周疲劳性能和疲劳断口，指出在５２０℃时效时，由δ铁素体析出的大片状Ｊ相和α＇相诱发疲劳裂纹是降低疲劳寿命的主要因素；害３００℃时效处理可大幅度提高疲劳寿命。     

基于材料低周疲劳的裂纹扩展预测模型

该文基于疲劳裂纹尖端循环应力-应变场, 定义了基于应变幅的平均单位循环损伤参量D, 并引入Miner累积损伤率, 从而从理论上建立起材料低周疲劳性能和疲劳裂纹扩展行为之间的联系。以裂尖扩展方向上的单调塑性区尺寸作为疲劳过程区大小, 并提出了基于弹塑性应变疲劳累积损伤的疲劳裂纹扩展预测模型。模型改进了前人提出的疲劳裂纹扩展预测模型, 考虑了单调塑性区内所有材料的弹塑性应变疲劳损伤贡献;模型中参数均有物理意义, 不需要人为调试。基于完成的Cr2Ni2MoV 材料的低周疲劳结果所建立的该文新模型对该材料裂纹扩展速率的预测结果与实验结果有良好一致性。并且, 借助手册数据, 在TC4钛合金材料上进一步得到了验证。     

A GENERALIZED FATIGUE LIMIT CRITERION AND A UNIFIED THEORY OF LOW-CYCLE FATIGUE DAMAGE

Abstract— A generalized fatigue limit criterion for multiaxial stress state conditions of isotropic materials is presented. This criterion includes four material parameters and uses two invariants of stress amplitudes and furthermore two invariants of mean stresses. It is shown that the fatigue criteria of Sines and Crossland are particular cases of the formulated criterion. Practical recommendations for the use of different fatigue limit criteria are established. Theoretical predictions are compared with experimental data. Finally a continuum damage mechanics theory for low cycle fatigue of isotropic materials is proposed. This theory describes simultaneously the influence of the stress amplitude and the mean stress on the fatigue damage suffered by materials. The proposed theory is based on four material parameters. Special damage theories with a smaller number of material parameters are obtained. Practical recommendations for the use of these fatigue damage theories are presented.     

非饱和黄土的破坏条件

根据黄土的沉积历史及强度性质建立了黄土的破坏条件,该条件在p--q平面上仍采用莫尔库仑条件,在π平面上满足形状函数一切条件,只需做常规三轴压缩和常规三轴挤长试验就可确定该条件的所有参数;依据非饱和土有效应力新表达式,提出了三维应力状态下有效应力参数的确定方法;用所做的非饱和原状黄土真三轴试验资料验证了该条件的适应性;将该条件与改进的条件、双园弧条件、Willam和Warnke条件比较,发现该条件在应用于黄土方面优于其它条件.     

A GENERAL CRITERION FOR HIGH CYCLE MULTIAXIAL FATIGUE FAILURE

Abstract— A new simple general criterion of failure for high cycle multiaxial fatigue, τ_a/ t _A.B+σ_{n. max}/2σ_T= 1 presented. The failure criterion is based on a critical plane approach where fatigue strength is a function of the shear stress amplitude and the maximum normal stress on the critical plane of maximum shear stress amplitude. The criterion takes account of whether case A cracks, growing along the surface, or case B cracks, growing into the surface, occur. It requires knowledge of the material properties, tensile strength, σ_T, and reversed shear fatigue strength for case A, t _A, or case B, t _B, cracking, whichever is relevant. t _A is the reversed torsion fatigue strength and t _B is found from a case B cracking test case. The criterion is applicable in the region, 0.5 t ≤ t _a≤ t , and 0 ≤σ_n.max≤σ_T.     

一种估算结构件随机疲劳寿命的新方法

提出了基于随机载荷历程频率域信息──功率谱密度函数（Ｐ．Ｓ．Ｄ）估算结构件低周疲劳寿命的一种新的计算方法。采用这种方法只要已知应力历程的功率谱密度和材料应变疲劳性能参数就可对承载结构件进行随机疲劳寿命估算。因此，对于结构设计阶段的使用寿命预估具有实际意义。最后，通过对缺口件的随机疲劳寿命估算及与试验结果比较验证了本文方法的适用性。     

应变疲劳循环软化机制的观察,确证及定量估测

通过透射电镜观察和循环应变加时效的试验方法，对淬火回火态地低碳合金钢的循环软件机制进行了研究。     

一种新的铝合金应变疲劳计算方法

提出了一种在铝合金构件应变疲劳分析中,计算局部应力和应变变程的新方法。这种方法称作应力功恒等法。采用这种新方法,计算了2024-T42铝合金试件在恒幅循环载荷作用下的疲劳寿命,并将疲劳寿命计算结果与试验结果进行了对比分析。对比分析结果表明,采用这种新方法计算构件应力集中处的局部应力和应变变程,具有较高的计算精度。     

湿式研磨铝矿低铬铸铁磨球的失效分析

采用扫描电镜等方法对温式研麻铝矿用低铬铸铁磨球失效进行了分析。结果表明，磨球失效原因系强碱腐蚀与冲击磨损的综合作用，而腐蚀所起的作用更为重要。     

建筑结构钢超低周疲劳断裂破坏的损伤预测模型

针对地震作用下建筑结构钢的超低周疲劳断裂问题,在单调加载损伤模型的基础上,提出了一种适用于超低周循环加载情况下的损伤预测模型,并借助ABAQUS软件的用户自定义材料子程序模块,将建立的损伤预测模型引入到有限元分析程序中。然后分别依据建筑钢结构母材、热影响区和焊缝金属缺口试样的单调加载和超低周循环加载试验,标定了材料的损伤模型参数,并对比分析了缺口圆棒试样在不同加载方式下的损伤演化规律,损伤分析结果表明缺口圆棒试样的裂纹都产生于试样截面中心处,这与试验结果一致。最后,以钢框架梁柱焊接节点为研究对象,应用损伤模型分析了节点危险部位的损伤演化规律,数值模拟了节点的超低周疲劳断裂破坏过程,最终得到节点的疲劳寿命与试验结果吻合良好。     

双轴压混凝土在冻融循环后的力学性能及其破坏准则

采用快速冻融方法,对普通混凝土进行0、25、50、75次冻融循环,并利用大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室的大型混凝土静、动三轴试验系统,进行了5种比例加载路径的双轴压试验,测得了混凝土的强度,应力-应变关系曲线.用电子显微镜检验了混凝土承受不同冻融循环后的微观结构.根据试验结果,系统地探讨了冻融循环后,混凝土在不同比例加载下的双轴受压强度和变形等力学性能,在此基础上,建立了以应力空间表示的冻融循环后混凝土双轴压的破坏准则.它为北方寒冷地区的混凝土结构,如水坝、混凝土路面等处于双轴压组合荷载作用下混凝土结构的设计、分析提供了理论依据.