16Mn钢对焊接头疲劳寿命的估算

本文总结了16Mn钢对焊接头疲劳试验结果并给出了新的寿命估算方法，实验结果表明，在中短寿命范围内，16Mn钢对焊接头的疲劳寿命可更好地表示为当量应力幅的幂函数，以考虑应力比的影响，对于不含裂纹式缺陷的焊接件，先分别估算其疲劳裂纹起始寿命和裂纹扩展寿命，然后求和得总寿命，在估算裂纹起始寿命时，采用了新的公式和方法并考虑了焊趾处材料的显微组织、表明状态以及焊趾处宏观几何和微观几何特征的影响。在估算列纹扩展寿命时，采用了新的列纹扩展速率表达式，并取应力比R＝0.6，以考虑残余应力的影响。用上述公式和方法，估算了16Mn钢对焊接头的疲劳寿命、第一次观察到裂纹α0时的寿命以及剩余寿命，均与实验结果符合得很好。     

疲劳裂纹起始的超载效应及新的寿命估算模型

本文根据对LY 12-CZ铝合金的疲劳裂纹起始超载效应的实验研究结果,提出了完善的疲劳裂纹起始寿命表达式和新的疲劳裂纹起始寿命估算方法。上述裂纹起始寿命表达式揭示了裂纹起始寿命与切口构件几何、循环加载条件、拉伸性能、裂纹起始门槛值以及超载应力幅之间的关系。考虑了裂纹起始的超载效应,提出的估算变幅载荷下切口构件裂纹起始寿命的新方法,不作任何工程修正,估算的裂纹起始寿命与实验结果符合很好。     

芯片叠层球栅阵列尺寸封装的焊球疲劳寿命预测

应用弹粘塑性有限元法对芯片叠层球栅阵列尺寸封装的焊球,在热循环条件下(-40～125 C)进行了数值模拟,并在此基础上进行了可靠性分析.由于封装体内不同材料间热膨胀的不匹配会在焊球连接上产生很大的塑性形变.在热循环加载条件下,最终会萌生裂纹,致使整个芯片失效.本文基于ANSYS有限元分析软件,以塑性应变能作为研究对象,讨论了焊球的可靠性分析方法,最后利用子模型法探讨了网格的疏密对焊球寿命的影响.     

4Cr_2NiMoV模具钢热疲劳性能的研究

本文首次实验研究了新型热锻模具钢4Cr_2NiMoV 的热疲劳裂纹起始寿命及其规律.根据修正后的 Manson-Coffin 公式以及热应力引起的应变范围,导出一个新的描述热疲劳裂纹起始寿命的表达式,并用4Cr_2NiMoV 钢实验结果验证上述表达式是可行的.此外,本文还简要讨论了热疲劳裂纹扩展及断口形貌的特性.     

改善对焊接头的疲劳抗力和安全性的研究

本文提出了一个改善对焊接头的疲劳抗力和安全性的新方法,并进行了实验验证。实验结果表明,将对接焊缝设计在最大切应力平面内,疲劳寿命可大大提高,而且可将疲劳裂纹扩展引入基材。因此,临界裂纹尺寸将取决于基材的断裂韧性,因而对接焊缝的安全性得以改善。再则,除去焊缝加强高度,可将疲劳裂纹起始部位和裂纹扩展路径由焊趾移向基材,这意味着对焊接头的疲劳寿命和安全性将取决于基材的力学性能。     

16Mn钢低温疲劳裂纹起始寿命的定量预测

本文研究了16Mn钢的低温疲劳裂纹起始,并力图提出可定量预测低碳低合金钢低温疲劳裂纹起始寿命的新方法。根据本文的研究结果,低温疲劳裂纹起始寿命可由拉伸性能进行估算,并且不需要任何低温疲劳试验和附加的经验修正。     

7075铝合金搅拌摩擦焊焊接接头在3.5％NaCl溶液中的腐蚀疲劳断裂机理

本文研究了7075铝合金搅拌摩擦焊(FSW)焊接接头在3.5％NaCl溶液中的腐蚀疲劳断裂机理.研究发现,焊接接头的腐蚀疲劳裂纹萌生于焊核区(NZ)和热力影响区(TMAZ)交界处.多个裂纹源同时发展,并在扩展阶段沿NZ和TMAZ交界线融合成大裂纹.此外,不论是在腐蚀疲劳裂纹的萌生还是扩展阶段,腐蚀作用和循环荷载始终存在...     

考虑残余应力的焊接节点疲劳寿命有限元分析

为研究残余应力对焊接结构疲劳性能的影响,基于热力耦合计算方法建立了热弹塑性有限元模型,模拟T型节点焊接全过程及焊后热处理的温度场与应力场。基于扩展有限元法建立T型焊接节点断裂力学数值模型,将焊接应力场作为初始条件引入模型并分析其对疲劳裂纹动态扩展行为的影响。结果表明,未考虑残余应力时,焊接节点疲劳裂纹向焊缝两端均匀发展,裂纹扩展形式与试验结果不符;焊后热处理可以显著降低焊接产生的高拉伸应力和压缩应力,但对疲劳寿命的增幅较小,仅为6.1%;考虑残余应力后疲劳裂纹扩展路径与试验更为接近,焊接结构有限元模拟应考虑焊接残余应力对疲劳裂纹扩展路径的影响。     

局部应变范围与疲劳裂纹起始寿命

本文首先给出了当应力比 R=0、-1时,切口根部循环应变范围的近似计算公式。应用这些公式及估算疲劳寿命的局部应力—应变法中的基本假设,导出疲劳裂纹起始寿命的一般表达式;特别考虑到应力比的影响,以及疲劳裂纹起始寿命与拉伸性能间的关系。文献中的实验结果用来校核本文所提出的公式。最后,还给出了根据拉伸性能估算疲劳裂纹起始寿命的几个实例。     

2219-T6铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳性能

为了探讨2219-T6铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳断裂位置与区域局部力学性能及材料微观结构之间的关系,对铝合金2219-T6搅拌摩擦焊接头开展了疲劳试验研究.试样接头疲劳断裂处大多位于焊核区与热机区交界处及临近区域,在裂纹萌生处的亚表面发现有大的夹杂.焊核区有明显微空洞,小角度晶界最多.利用ABAQUS软件数值模拟接头疲劳,分析了接头局部区域力学性能.接头的热机区和焊核区的主应变值较大,这些区域较其他区域更易萌生疲劳裂纹.     

厚壁钢桥墩的超低周疲劳裂纹萌生寿命预测

为获得厚壁钢桥墩的超低周疲劳裂纹萌生寿命,对多组厚壁钢桥墩进行数值模拟分析。采用钢材的混合强化模型预测厚壁钢桥墩在三种不同往复荷载作用下的滞回性能,并分别使用Ge模型中的局部损伤法与非局部损伤法得到不同网格尺寸下的钢桥墩超低周疲劳裂纹萌生寿命,然后使用Ge模型对厚壁钢桥墩的疲劳裂纹萌生寿命影响因素(翼缘宽厚比、试件通用长细比等)进行参数化分析。研究结果表明:混合强化模型能准确预测厚壁钢桥墩的滞回性能;Ge模型中的非局部损伤法能准确预测厚壁钢桥墩的超低周疲劳裂纹萌生寿命。最后基于裂纹萌生寿命的参数化分析结果,提出了预测钢桥墩超低周疲劳裂纹萌生寿命的经验公式。     

SEM in-situ investigation on fatigue cracking behavior of P/M Rene95 alloy with surface inclusions

The low-cycle fatigue behavior of powder metallurgy Rene95 alloy containing surface inclusions was investigated by in-situ observation with scanning electron microscopy （SEM）. The process of fatigue crack initiation and early stage of propagation behavior indicates that fatigue crack mainly occurs at the interface between the inclusion and the matrix. The effect of inclusion on the fatigue crack initiation and the early stage of crack growth was very obvious. The fatigue crack growth path in the matrix is similar to the shape of inclusion made on the basis of fatigue fracture image analysis. The empiric relation between the surface and inside crack growth length, near a surface inclusion, can be expressed. Therefore, the fatigue crack growth rate or life of P/M Rene95 alloy including the inclusions can be evaluated on the basis of the measurable surface crack length parameter. In addition, the effect of two inclusions on the fatigue crack initiation behavior was investigated by the in-situ observation with SEM.     

GH169合金疲劳与蠕变裂纹萌生及扩展的微观动态物理过程研究

研究了镍基高温合金GH169的疲劳,疲劳蠕变复合作用下裂纹萌生、扩展的微观动态物理过程,结果表明,高温疲劳裂纹在滑移带与晶界相交处萌生,以晶内驻留滑移带处微裂纹连接方式扩展。疲劳蠕变复合作用下裂纹在垂直于应力轴方向的晶界处萌生,以晶界滑动方式扩展。疲劳蠕变复合作用使裂纹扩展方式由切变型转变为止应变型。晶粒大小对疲劳/蠕变复合作用下材料断裂寿命的影响远大于第二相的作用。晶粒越小,其断裂寿命越长。     

两种汽轮机转子钢蠕变-疲劳裂纹扩展特性对比

研究了1Cr10Mo1W1Ni VNb N钢和30Cr1Mo1V钢的裂纹萌生时间与初始应力强度因子及保载时间之间的关系,比较了两种钢的蠕变、疲劳特性,讨论了线性损伤累积模型的实用性,并分析了蠕变-疲劳裂纹扩展行为与时间和循环的相关性.试验结果表明:拟合关联式满足精度要求,能够进行裂纹萌生时间寿命预测;线性损伤累积模型仅适用于保载时间比较短的蠕变-疲劳裂纹扩展试验,其裂纹扩展受控于循环条件.长保载时间的蠕变-疲劳交互作用比较明显,裂纹扩展受控于时间条件.     

板孔加工方法对滚子链链板疲劳强度的影响

采用数理统计方法研究了不同板孔加工方法对滚子链链板疲劳强度的影响规律，给出了Ｒ－Ｓ－Ｎ曲线，且以铰孔试样为基准（光亮带１００％）得出表面质量系数的分布（μβ．σβ）。根据μβ．σβ更科学地评价了各种板孔加工方法的适用性，并进一步从板孔表面粗糙度、表面应力状态、疲劳裂纹萌生与扩展以及断口微观形貌等方面进行了理论分析。结果表明，链板疲劳裂纹萌生寿命占整个疲劳寿命的９０％以上，链板孔表面粗糙度、表面应力状态是影响链板疲劳强度的主要因素。与一次冲孔工艺相比，修孔工艺可使疲劳强度提高２８％，挤孔工艺可提高疲劳强度３８％。     

用光学相关技术与图象采集处理系统研究材料损伤

用散斑频谱相关技术与自行研制的图象采集处理系统研究金属材料的损伤过程，初步试验结果表明，效果良好，方法可行．     

Q345qC钢及焊接接头低周疲劳性能与断裂机理

为了研究Q345qC钢材及焊接接头的低周疲劳性能,对母材及焊接试样在总应变为2.0%~5.0%的条件下进行低周疲劳试验.基于Coffin-Manson公式拟合两者的低周疲劳寿命预测曲线,结合单调拉伸试验结果,比较不同疲劳寿命预测模型的精度;通过断口电镜扫描分析焊接接头的裂纹萌生机理以及焊接缺陷对疲劳寿命的影响;用Miner损伤累积准则给出两者的低周疲劳损伤指标计算式.结果表明,在同一应变水平下,焊接接头疲劳寿命仅为母材的31%~50%;母材的循环响应特征为循环稳定,焊接接头为循环软化;母材及焊接接头在半寿命稳定循环状态下的耗能能力相近;考虑单调拉伸的Coffin-Manson公式,对两者低周、超低周疲劳寿命均可进行较精确的预测;焊接缺陷容易引起焊接接头萌生疲劳裂纹,使疲劳寿命显著降低.     

硬岩脆性指标与弹性应变能关系初探

为探讨硬岩脆性指标与弹性应变能之间的关系,采用侧向应变差法确定起裂应力,以岩石起裂应力和峰值强度为桥梁,基于断裂力学理论和能量理论解释了脆性指标与弹性应变能内在的联系,并从两种岩石单轴压缩试验中构建了脆性指标与弹性应变能之间的函数关系.结果表明:脆性指标B_(13)、B_(14)与起裂弹性应变能(单变量)符合幂函数关系,脆性指标B_(15)、B_(16)与起裂弹性应变能(单变量)符合幂函数或线性函数关系,脆性指标B_(13)、B_(14)、B_(15)和B_(16)与峰值弹性应变能(单变量)之间无明显函数关系;新定义的脆性指标可由起裂和峰值弹性应变能(双变量)获得,或由起裂弹性应变能(单变量)获得,脆性指标与峰值弹性应变能关系式的构建,对于研究岩爆倾向性具有重要意义;根据新定义的脆性指标,利用两种岩石算例验证表明,采用起裂弹性应变能的岩石脆性指标计算方法具有一定的可靠性.通过这一研究,为岩石脆性指标与起裂弹性应变能关系的确定提供了一种新方法.     

双材料CT试样焊缝界面裂纹蠕变断裂参量C*的工程估算

针对双材料紧凑拉伸(CT)试样,提出了加权平均蠕变断裂参量C*的概念,即双材料CT试样的C*总是可以由其母材和焊材构成的均质CT试样C*的加权平均计算而得。以此为基础,依据ASTM E1457标准,提出了一个双材料CT试样蠕变断裂参量C*的工程估算式。最后,利用ABAQUS软件,对非匹配CT试样的焊缝界面裂纹蠕变断裂参量进行了有限元分析计算,并通过实例验证了该工程估算方法的适用性。