预拉伸变形后X60管线钢疲劳裂纹扩展特性

用单边裂纹试样，研究了X60管线钢经预拉伸变形量为5％、10％和15％后的疲劳裂纹扩展特性。结果表明：随着预拉伸变形量的增加，疲劳裂纹扩展速率提高，尤其是在裂纹扩展的近门槛区。定量分析表明：预拉伸变形降低了疲劳裂纹扩展门槛值，提高了裂纹扩展系数，从而使管线在机械损伤的部位疲劳抗力降低。     

X80管线钢疲劳裂纹的扩展行为

对X80管线钢进行了拉伸试验和三点弯曲疲劳试验,研究了该钢的拉伸断口形貌以及不同应力比(0.1,0.4,0.6)对疲劳裂纹扩展行为的影响。结果表明:X80管线钢具有连续屈服特征,拉伸断口形貌呈韧窝状;增大应力比会降低X80钢的疲劳寿命,降低裂纹长度;以应力强度因子幅值ΔK作为驱动参数,Paris公式可以很好地拟合不同应力比下X80管线钢的疲劳裂纹扩展速率。     

高温疲劳短裂纹萌生与扩展的实验研究

对2．25Cr-1Mo合金钢进行高温疲劳表面短裂纹的观测试验，采用中断试验和复膜方法观测短裂纹萌生扩展的演化过程，研究短裂纹数密度和平均长度随循环次数及载荷条件的变化特征。结果表明，高温疲劳损伤是由晶界孔洞开始的，晶界孔洞相互联结合体形成细观组织短裂纹；短裂纹在接近应力轴垂直方向的晶界上随机萌生和扩展；在寿命前期和中期疲劳损伤以裂纹萌生为主要形式，寿命后期由于裂纹数目增多，裂纹间合体效果增强，促使主裂纹迅速形成和长大，从而导致最终的疲劳失效；加载应变范围越大或温度越高，裂纹萌生和扩展越快，寿命越短。     

应变疲劳可靠性理论与方法的新进展

介绍概率应变疲劳试验法、评价模型和损伤随机演化机制方面的新进展。突破经典极大似然法在参考试验载荷之外的单试样限制，提出新的广义极大似然疲劳试验法。新发现随机循环应力—应变响应现象并建立其概率模型。新发展概率疲劳应变一寿命模型。概率模型参数由称为广义极大似然法的方法确定，在整体数据层面综合考虑数据分散性规律与样本量对概率评价的影响。考虑随机应力—应变关系反映“随机应变载荷”、随机应变—寿命关系揭示材料的“应变强度”，提出随机应变载荷—强度干涉恒幅可靠性模型，与Keciguliu的递推法结合可进行变幅和应变载荷谱下的可靠性分析，形成了应变疲劳可靠性理论和方法的新体系。进一步根据有效短裂纹准则，揭示疲劳性能随机及演化性的本质原因源于主导有效短裂纹萌生区域及其裂尖区域微观结构扩展条件的差异及演化性；随机疲劳裂纹扩展、应变—寿命和应力—应变关系是3个关联的随机疲劳关系；疲劳损伤是一个由初始混沌状态，到独立无关的随机状态，然后到史相关随机状态的演化过程。     

表面强化300M低合金钢疲劳性能评价及断裂分析

评价了对300M合佥钢2种表面强化技术的疲劳性能。结果表明，HVOF WC／Co，电镀铬涂层和300M基体的疲劳极限强度分别为753．3MPa，600．0MPa和726．7MPa。HVOF WC／Co使基体疲劳寿命提高25％～150％；电镀铬大幅度降低基体的疲劳性能，疲劳寿命降低幅度达70％～95％。疲劳断裂分析表明，三者的主裂纹源均是基体内夹杂物质。电镀铬中的裂纹穿过界面并向基体中扩展，加快了裂纹源的形成和裂纹的扩展，而HVOF WC／Co涂层中的裂纹在经过界面时偏转向沿界面方向，这对裂纹源的形成和主裂纹的扩展没有影响。     

应变强化022Cr17Ni12Mo2奥氏体不锈钢室温低周疲劳性能研究

采用MTS809伺服液压试验机、金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪,研究了应变强化022Cr17Ni12Mo2奥氏体不锈钢的室温低周疲劳性能。研究结果表明：与固溶处理（ST）试样相比,应变强化（PSS）试样显示了较低的全应变疲劳寿命。除预应变4%试样在应变幅0.25%以及预应变8%试样在应变幅0.25%,0.5%表现了连续的软化,ST与PSS试样在整个循环中显示了初始循环硬化的应力响应。ST和PSS试样的裂纹萌生、扩展模式均为穿晶扩展。采用Manson―Coffin方程对各试样的低周疲劳寿命进行了预测。     

缺口构件疲劳裂纹形成的研究

本文论述了使用缺口顶端的形变功密度作为预测缺口构件疲劳裂纹形成的控制参量,利用缺口弹塑性应力应变集中的能量理论计算缺口顶端的局部应力、应变,从而十分简便地预测缺口的疲劳裂纹形成寿命。同时提出了考虑缺口顶端局部应力比 R′的寿命估算公式:N[(A—R′)~m△W。]=C并进行了不同初始过载比的缺口疲劳裂纹形成实验,提出了在初始过载条件下估算缺口疲劳裂纹形成寿命的关系式。     

防屈曲装置与试样间摩擦力对薄板拉压疲劳寿命的影响

采用TC4钛合金薄板防屈曲装置，在不同扭矩(1.5～2.5 N·m)和不同应变水平(0.25%～1.0%)下对SAPH440钢薄板试样进行拉压疲劳试验，研究了摩擦力对薄板试样疲劳寿命的影响，验证了防屈曲装置的适用性。结果表明：在以弹性应变为主导的低应变水平(0.25%)下，试样的疲劳寿命随摩擦力的增大而略微降低；在以塑性应变为主导的中高应变水平(0.5%～1.0%)下，试样的疲劳寿命随摩擦力的增大而增大；应变水平为0.25%,0.5%时试样裂纹扩展区中段疲劳辉纹间距均值分别为0.45,0.86μm,随着应变水平继续增大，疲劳辉纹变得不明显，出现了较为明显的二次裂纹。     

疲劳缺口系数Kf和随机疲劳寿命估算

基于局部应力-应变实验分析和随机疲劳试验，就国内外文献中关于确定疲劳缺口系数Kf的方法和近似计算公式进行了研究，并结合修正Neuber法则将其应用于随机载荷下缺口件的局部应力、应变计算与疲劳裂纹形成寿命估算。通过与实测结果的比较，分析讨论了各种近仿计算公式的精度及其疲劳寿命估算结果的影响。最后为工程疲劳寿命估算方法推荐了几种较符合实际的Kf近似计算公式。     

随机疲劳寿命预测的局部应力应变场强法

在应力场强法研究的基础上，提出了缺口疲劳损伤局部应力应变场强方法，该方法可同时考虑缺口根部局部应力应变梯度对疲劳损伤的影响。通过对缺口件进行随机交变加载下的弹塑性有限元分析，给出一种随机疲劳寿命预测的局部应力应变场强方法，由该法来预测缺口件疲劳裂纹形成寿命，经初步验证，其精度要高于传统的局部应力应变法。     

钢丝微动疲劳裂纹萌生寿命预测研究*

钢丝微动疲劳过程中,钢丝裂纹萌生特性直接影响其裂纹扩展特性,进而制约钢丝微动疲劳寿命,因此开展钢丝微动疲劳裂纹萌生寿命预测研究具有重要意义。基于有限元法、摩擦学理论和断裂力学理论,运用Smith-Watson-Topper（SWT）多轴疲劳寿命准则建立考虑磨损的钢丝微动疲劳裂纹萌生寿命预测模型,基于多种不同的钢丝疲劳参数估算方法对钢丝的微动疲劳裂纹萌生寿命进行了预测,并探究接触载荷、疲劳载荷、交叉角度及钢丝直径等微动疲劳参数对钢丝微动疲劳裂纹萌生寿命的影响规律。结果表明：基于中值法的预测结果最接近实际值;在微动疲劳过程中,钢丝微动疲劳裂纹萌生寿命主要与接触载荷和疲劳载荷相关。通过引入微动损伤参数建立简化的适用于钢丝绳的钢丝微动疲劳裂纹萌生寿命预测模型,通过与考虑磨损的预测模型计算结果进行对比验证了该模型的准确性。     

带有微动磨损缺口钢丝的疲劳特性

在自制的微动磨损试验机上进行钢丝的微动磨损试验,将微动磨损后的钢丝试样在液压伺服疲劳试验机上进行不同应力比和不同应力幅下的疲劳试验。结果表明,钢丝的微动磨损深度随微动时间和接触载荷的增加而增加,磨损缺口处的应力集中使其成为了裂纹萌生源,也使钢丝试样的疲劳寿命大大降低,微动磨损后钢丝试样的疲劳寿命和磨损深度呈反比关系。通过钢丝疲劳断口的SEM形貌分析了其疲劳断裂机制,断口对应不同的疲劳阶段,可分为裂纹萌生区、裂纹扩展区和裂纹瞬断区。     

镍磷化学镀对40Cr钢疲劳损伤行为的影响

用系统分析的方法，通过三点弯曲疲劳试验，跟踪监测40Cr钢及经镍磷化学镀处理试样的疲劳过程，对镀层在疲劳损伤过程的影响进行数值度量。实验结果表明，经镍磷化学镀处理40Cr钢的三点弯曲总体疲劳寿命有明显下降，且镍磷化学镀层显著影响着40Cr钢的疲劳裂纹萌生阶段和疲劳裂纹扩展的损伤过程，40Cr钢经处理后的疲劳裂纹萌生寿命和疲劳寿命下降33％以上。     

300M 钢的疲劳始裂寿命

测定了３００Ｍ钢的缺口疲劳始裂寿命曲线,给出了估算疲劳始裂寿命的方法。     

Influence of Nano/Micro CBN Particle-Coated Tools on Rolling Contact Fatigue Performance of Hard-Machined AISI 1053 Steel

In this article, we study the influence of the cubic boron nitride (CBN) particle size in nano/micro CBN particle-coated tools on the fatigue performance of hard-machined AISI 1053 steel. The effect of the CBN particle size on the crack initiation life and the crack propagation life is reduced significantly with increased loading, whereas the crack propagation life is more influenced by the CBN particle size compared with the crack initiation life. The CBN particle size can influence the crack initiation life by 96 % and the crack propagation life by 130 %. As a result, it can influence the fatigue life by 370 % at the maximum Hertzian stress of 2,724 MPa. The results demonstrate that the CBN particle size influences the fatigue life and that the effect of the CBN particle size on the fatigue life can be lessened significantly if the loading is increased to a certain level that depends on the function of machined surfaces.     

Effect of oil environments on the initiation of fatigue cracks and propagation of small cracks in plain carbon steel specimens

In fatigue tests of plain carbon steel specimens in air, fatigue life is taken up mainly by the life in which a crack propagates from its initial size up to about 1 mm. This means that the behaviour of a small crack in the oil environment must be known in order to evaluate the effect of oils on fatigue life. In this paper, using a series of base oils of different viscosity grades, the effects of oils on fatigue damage are investigated in rotating bending fatigue tests of annealed 0.34% carbon steel plain specimens. Successive detailed observations of the specimen surface are made in order to study the fatigue processes of micro-crack initiation and small crack propagation. The physical background of the effect of oil environments on fatigue behaviour is shown, and a method for predicting fatigue life in oil environments is discussed.     

中碳钢疲劳短裂纹行为的统计特性研究

通过对两种晶粒尺寸的中碳钢光滑试样的疲劳试验,研究了疲劳短裂纹形成和扩展的统计特性。结果表明,短裂纹形成和扩展寿命均可由二参数或三参数Ｗｅｉｂｕｌｌ分布函数表示。裂纹长度分布呈混合型Ｗｅｉｂｕｌｌ分布形式,分布曲线的拐点值和微观结构的特征尺寸有关。拐点值之前的裂纹长度分布可由二参数Ｗｅｉｂｕｌｌ分布函数表示,而在拐点值之后可由二参数或三参数Ｗｅｉｂｕｌｌ分布函数表示。晶粒尺寸对形成寿命,扩展寿命和     

A new methodology for predicting crack initiation life for rolling contact fatigue based on dislocation and crack propagation

A new methodology for predicting crack initiation life is presented and validated experimentally. The methodology considers that the total fatigue life is the summation of crack initiation life and crack propagation life, since fatigue failures are due to crack initiation and crack propagation. It has been established that the crack propagation life can be estimated based on a modified Paris’ law when the size of crack is larger than a certain value. However, there has been no verified method for estimating the crack initiation life with good accuracy. The proposed methodology for predicting the crack initiation life is based on a dislocation model, and the constants for the model are determined by the crack initiation lives obtained by a new approach. This new approach determines the crack initiation life by subtracting the predicted crack propagation life from the experimentally obtained total fatigue life. The developed crack initiation life model is combined with a crack propagation life model for the prediction of fatigue life. It is noted that the standard deviation in the ratios of experimental life to predicted life by the developed fatigue life model is only 14% of that by the International Standard.     

基于累积损伤的渗碳齿轮钢疲劳寿命预测模型构建

采用轴向高频疲劳试验机进行超高周疲劳实验,研究了不同应力比(R=0和R=0.3)下渗碳齿轮钢疲劳特性.结果表明:在应力比为0和0.3时,渗碳齿轮钢的失效形式分为表面失效和内部失效.内部失效过程分为疲劳裂纹萌生阶段(夹杂-细颗粒区(fine granular area,FGA))、稳定扩展阶段(FGA-鱼眼)和瞬间断裂(...