缺口形式对022Cr17Ni12Mo2钢疲劳特性的影响

针对022Cr17Ni12Mo2不锈钢U形缺口件进行拉伸试验和应力控制条件下的低周疲劳试验,并进行疲劳寿命预测。拉伸试验和疲劳试验结果均表明,U形缺口件的缺口强化效应较先前半圆形缺口件更为明显;疲劳强度因子随寿命的降低而减少,低应力水平下缺口效应更为显著。针对迟滞回线和应变变化幅度分析其循环特性,U形缺口件硬化程度略高于半圆形缺口件。采用Peterson模型和K_f试验法进行缺口件疲劳寿命预测,结果表明K_f试验法得到的寿命预测结果好于Peterson模型的预测结果。     

022Cr17Ni12Mo2不锈钢疲劳特性研究

针对022Cr17Ni12Mo2不锈钢进行了拉伸试验和疲劳试验。该材料在拉伸时没有明显的屈服平台,具有良好的塑性。进行了一系列应力比R=0的单轴应力控制疲劳试验,得到了各条件下循环应力—应变关系和应力幅—寿命关系,结果表明,随着应力幅值的增加,寿命明显降低,各条件下均产生了循环附加硬化。采用Basquin法、Coffin-Manson方法(SMC)进行了疲劳寿命预测,并采用几个统计特征参量对两模型的预测能力进行对比分析,对比分析表明Basquin法预测结果较好。     

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。     

基于A-F类循环塑性理论的多轴局部应力应变法

提出预测缺口构件疲劳寿命的多轴局部应力应变法.采用Armstrong-Frederick (A-F)类循环塑性理论,描述具有非Masing特性的16MnR材料的循环塑性行为.结合A-F类循环塑性模型和增量式Neuber法,分析比例和非比例加载下缺口根部处的多轴应力应变状态.将局部应力应变应用于基于临界面的多轴疲劳损伤模型,对缺口构件进行疲劳损伤分析和疲劳寿命预测.分析结果表明,基于A-F类循环塑性理论的多轴局部应力应变法,能很好地描述缺口根部处的多轴应力应变状态,疲劳寿命的预测结果与试验数据基本吻合.     

非比例载荷下缺口件疲劳寿命有限元分析

针对Mod.9Cr-1Mo铁素体钢V型缺口件进行一系列非比例低周疲劳试验。试验结果表明,除圆路径外,各路径下裂纹萌生寿命占总寿命的60%~77%,与先前文献相比较,其分散性较小。采用ANSYS软件进行模拟计算,材料弹塑性特性采用Von Mises屈服准则、多线性随动硬化律和单轴循环应力应变曲线来描述。使用柱坐标系,通过固定试件一端,另一端加轴向和周向位移来实现拉扭应变控制。有限元模拟结果表明,各路径下缺口根部均产生了明显的应力集中,第一主应变、等效应变的最大值均发生在缺口根部。基于模拟得到的缺口根部的应力应变结果,采用Smith-Watson-Topper(SWT)方法进行疲劳寿命预测,除针对单轴路径预测结果偏低外,大部分预测结果位于2倍分散带内。     

轮盘低周疲劳寿命预测的一种新方法

低循环疲劳失效是轮盘失效的主要形式。为了找到更加精确可靠地预测轮盘低周疲劳寿命的方法,基于三参数幂函数公式,提出了描述Walker等效应变参量与疲劳寿命关系的修正寿命预测模型。应用修正寿命预测模型对1Cr11Ni2W2Mo V、GH4133、TC4及TC11合金材料不同条件下的低周疲劳试验数据进行模拟,发现拟合曲线能够很好地描述Walker等效应变与寿命之间的关系,寿命预测点全部位于2倍分散带内。采用不同方法对高压压气机I级盘60℃下的寿命进行预测,并将预测结果与轮盘试验值进行比较。结果表明:修正模型的预测寿命值为1 048,与试验值1 340相近,相对误差仅为-21.8%,预测精度明显高于另外三种模型,并且修正模型能够考虑平均应力的变化对疲劳寿命所产生的影响,可为发动机轮盘的低周疲劳寿命预测提供参考方法。     

多轴变幅载荷下基于载荷支配模式的缺口件疲劳寿命预测方法

提出一种多轴变幅载荷下基于载荷支配模式的缺口件疲劳寿命预测方法。首先,通过循环计数方法确定多轴变幅载荷历程的计数循环(反复);其次,通过材料的循环应力应变关系和Neuber法推导出虚拟等效应变与真实等效应力之间的关系,并且分别将拉伸型和剪切型Shang-Wang多轴疲劳损伤参数替换虚拟等效应变幅来求解临界面上的真实等效应力幅;然后,通过真实等效应力幅和Neuber法则计算临界面上真实的拉压和剪切等效应变幅,并运用Manson-Coffin方程分别计算缺口部件的拉压和剪切疲劳寿命;最后,选择拉压和剪切疲劳损伤值中的较大值作为每个计数反复的疲劳损伤,并采用Miner法则进行疲劳损伤累积。缺口件多轴疲劳试验结果表明,采用基于载荷支配模式的缺口件疲劳寿命预测方法具有较高的预测准确度。     

基于最弱环理论的缺口件概率疲劳寿命预测方法

基于最弱环理论和光滑试样疲劳寿命的Weibull分布,建立了一种缺口件概率疲劳寿命预测方法。该方法首先基于最弱环理论和光滑试样的疲劳强度分布,通过定义缺口件的Weibull有效应力,建立了缺口件在给定循环载荷下的疲劳失效概率计算公式。基于Weibull有效应力和光滑试样的疲劳应力-特征寿命方程,可计算得到给定循环载荷时缺口件的特征疲劳寿命,进一步根据光滑试样的Weibull疲劳寿命分布可最终获得缺口件在给定循环载荷下的疲劳寿命分布。采用上述方法对TC4缺口试样进行了概率疲劳寿命预测,并与局部应力应变法预测结果进行了对比。结果表明:局部应力应变法预测结果过于保守,本文方法预测精度较高,50%失效概率时的疲劳寿命预测结果与缺口试样试验均值寿命吻合很好,10%和90%失效概率时的疲劳寿命预测结果基本分布在试验均值寿命的两倍分散带之内。     

316L不锈钢循环特性的有限元分析及疲劳寿命预测

针对316L奥氏体不锈钢进行了低周疲劳试验,采用有限元方法针对材料的循环特性进行了模拟计算。试验结果表明,该材料在不同应变范围下均表现出了明显的循环附加硬化,且硬化程度随着应变范围的增加而更为明显。在Abaqus模拟计算中,使用非线性随动强化与各向同性强化的混合模型描述材料弹塑性行为。不同应变范围下,模拟得到的第二周次下的应力应变曲线与实验结果吻合较好,模拟得到的前20周的最大应力与实验结果的误差与应变范围有关,最大平均误差为3.20%。基于实验结果和模拟结果,采用能量方法进行疲劳寿命预测,预测结果均位于两倍分散带内。     

316L不锈钢non-Masing特性分析和疲劳寿命预测

对316L不锈钢在不同应变范围下分别进行了293 K和873 K试验温度下的低周疲劳试验,讨论了材料循环特性的幅值相关性和温度相关性,比较了不同条件下non-Masing特性,并利用能量方法进行了低周疲劳寿命预测。实验结果表明, 在不同条件下,循环初期会出现不同程度的循环硬化现象,随后会出现循环软化、饱和直至材料失效;与873 K 试验条件相比,材料在293 K温度下的non-Masing特性更为显著;在大应变范围下,两温度下材料的non-Masing特性更加明显。采用能量方法进行疲劳寿命预测时,预测结果均位于两倍分散带内,且基于non-Masing特性得到了比基于Masing特性更为精确的预测结果。在873 K温度和大应变范围下,显著的动态应变时效效应导致考虑non-Masing与Masing特性的预测结果相差不大。