疲劳载荷下工业纯铁表面与内部裂纹长度的研究初探

疲劳裂纹扩展试验中,采用表面裂纹长度作为疲劳裂纹长度进行疲劳裂纹扩展计算和疲劳裂纹扩展模型建立的过程中,会导致计算的最终结果和模型产生一定的误差。对工业纯铁板材试样进行疲劳裂纹扩展试验,分析疲劳裂纹扩展过程中裂纹长度与裂纹扩展速率的关系,以及对疲劳裂纹扩展断口形貌特征进行观察。结果表明,上述2种方法均可来确定表面裂纹长度和内部裂纹长度之间的关系。     

考虑结构裂纹扩展的振动疲劳寿命计算方法

工程实践中任何结构都存在不同程度的裂纹损伤,振动激励下动响应与疲劳裂纹扩展之间互相耦合,直接影响结构振动疲劳寿命.为了考虑结构振动疲劳耦合效应对疲劳寿命的影响,提出了一种考虑结构裂纹扩展的振动疲劳寿命计算方法.分析时,通过建立若干个含不同长度裂纹的结构有限元模型模拟结构裂纹扩展,采用Paris方程分段计算结构振动疲劳裂纹扩展寿命,通过试验确定的固有频率降变化规律反推结构裂纹萌生寿命,最后累计得到结构疲劳总寿命.结论表明,仿真计算结果与试验结果比较吻合.     

陶瓷基复合材料在循环压应力条件下的疲劳研究

本文对ＳｉＣ颗粒及部分稳定ＺｒＯ２复合增强Ａｌ２Ｏ３基陶瓷材料在循环压载荷作用下的疲劳特性进行了研究。带有缺口的试样在循环压应力的作用下，缺口根部将产生一条垂直于压应力轴的疲劳裂纹。压应力在缺口根部产生的局部不可逆损伤在卸载过程中会形成较大的残余拉应力，这使得裂纹形核并逐渐长大。而随着裂纹的长大，闭合效应逐渐增加，最终导致裂纹扩展完全停止。试样缺口长度和疲劳试验参数对裂纹的扩展速度和最终长度有较大     

断口定量分析在评估构件疲劳寿命中的应用

通过断口疲劳条带反推寿命的理论基础,采用断口定量分析方法,在断口上测量裂纹长度α与裂纹扩展速率ｄａ／ｄＮ,运用Ｐａｒｉｓ公式推导出裂纹扩展速率曲线方程,计算出疲劳裂纹扩展寿命。此方法已应用于涡轮盘疲劳断口和３０ＣｒＮｉＭｏＡ试验断口。     

直流电位法检测高温合金的疲劳裂纹扩展性能

介绍了在高温下使用直流电位法测定疲劳裂纹长度的基本原理、试验方法及所需配置的仪器,并对有关影响因素进行了分析;并利用Johnson的分析型关系式,研究了一种适用于自动测定材料高温疲劳裂纹长度的直流电位法,该方法已成功应用于高温合金疲劳裂纹扩展试验,其测得的疲劳裂纹扩展速率da/dN-ΔK数据与长焦聚显微镜法测得的数据完全一致。     

金属疲劳断裂的声发射检测技术

疲劳断裂是金属结构的主要失效形式,通过金属疲劳断裂时声发射特征参数的提取,建立了声发射特征参数和裂纹扩展速率之间的关系,由试样的三点弯曲疲劳试验,证明采用声发射技术监测疲劳裂纹的扩展,不仅与疲劳裂纹扩展的变化规律相似,而且能实时的捕捉到疲劳裂纹的产生。     

一种高效准确的疲劳裂纹几何尺寸自动测量方法

在进行常规疲劳试验时,人工测量疲劳裂纹尺寸工作效率低,失误概率高,数据无法进行数字化管理。利用影像测量仪进行裂纹形貌识别,并通过合理安排试样排列顺序和测量顺序,最终实现了疲劳裂纹几何尺寸的自动化大批量测量。实践证明:该自动测量方法可适用于大批量检测需求下的各种金属材料疲劳断裂试样的疲劳裂纹几何尺寸测量。     

高温合金热疲劳实验机的研制及实验研究

介绍了用于测试高温合金热疲劳性能的热疲劳实验机。该实验机主要用于定性地测量合金在某一条件下循环规定的次数后热疲劳裂纹扩展的长度,或热疲劳裂纹在扩展一定长度下循环的次数。该实验机的优点是:完全自动化、运行灵活、定位准确。通过对DZ951定向凝固镍基高温合金进行实验研究,表明该热疲劳实验机具有较好的稳定性和可靠性。DZ951合金主要通过铝和铬元素氧化,产生氧化孔洞。热疲劳裂纹通过孔洞相互连接萌生和扩展。合金具有两条热疲劳裂纹,且扩展具有一定方向,与枝晶生长方向成45°扩展。     

SiCp/Al梯度复合材料疲劳裂纹扩展和亚临界扩展行为

采用粉末冶金法制备了SiC颗粒增强铝基梯度复合材料，研究了其疲劳裂纹扩展行为及其亚临界裂纹扩展行为。疲劳裂纹从30％SiC层向5％SiC层扩展时，发生了裂纹扩展延滞；而在静载下，当裂纹从30％SiC层向5％SiC层扩展时，随着裂纹长度的增加其裂纹扩展阻力增大。     

超声疲劳试验方法对S06钢疲劳性能及裂纹萌生机制的影响

采用超声疲劳试验方法和试样尺寸相近的高频疲劳试验方法对S06钢进行疲劳性能试验,将试验数据和试样断口形貌进行对比,研究超声疲劳试验方法对S06钢疲劳性能和裂纹萌生机制的影响.结果表明:在相同的应力水平下,超声加载频率下S06钢的疲劳寿命高于高频疲劳试验测得的疲劳寿命;超声疲劳试验中裂纹全部从表面萌生,而高频疲劳试样裂纹有表面萌生和内部萌生两种机制.分析了超声加载频率对S06钢疲劳性能和裂纹萌生机制产生影响的原因:对疲劳性能的影响与金属材料的晶体结构和裂纹尖端的化学反应有关,对裂纹萌生机制的影响与试样表层残余应力松弛有关.     

环境介质对ABS疲劳裂纹扩展的影响

本文研究了ＡＢＳ在环境介质中的疲劳裂纹扩展。结果表明：１）ＡＢＳ在空气中的疲劳裂纹扩展曲线满足Ｐａｒｉｓ定律。２）ＡＢＳ在水中的疲劳裂纹扩展速率有所下降，而在溶剂中的疲劳裂纹扩展速率上升的幅度随着与溶剂之间的溶度参数差值变小而减小。３）ＡＢＳ在溶剂中的疲劳裂纹扩展断口都存在三个区：两边是最先断裂的表面，相邻的是受到反复拉伸而断裂的银纹质，最后一个是突然断裂区。     

疲劳研究进展

本文概述了近四年来国内疲劳研究的主要问题,包括:疲劳文献分析、裂纹萌生和扩展、随机疲劳与寿命估算、焊接节点疲劳强度、腐蚀疲劳强度、疲劳寿命与疲劳强度的统计特性、疲劳试验与试验设计等七个方面。     

TC21合金315℃高周疲劳光滑和缺口试样断口分析

开展了TC21研究合金光滑和缺口试样的315℃高周疲劳实验,并对疲劳断口进行详细观察,研究了缺口对TC21合金疲劳寿命的影响.结果表明,光滑和缺口试样的疲劳强度比值随循环寿命降低而降低;光滑试样的失稳疲劳裂纹长度随循环应力升高而降低;瞬断区所承受的断裂应力随循环应力升高而降低;这说明裂纹失稳决定试样的断裂,缺口试样断口有多个裂纹源,以缺口试样名义应力乘以应力集中因子与光滑试样的应力相等作为比较时,缺口试样主裂纹长度大于光滑试样的裂纹长度,缺口试样的裂纹扩展寿命更长.     

0Cr16 Ni5 Mo不锈钢疲劳性能研究

通过疲劳试验对 0Cr16Ni5Mo不锈钢疲劳性能和海水中的腐蚀疲劳性能进行了研究 ,并对断口特征进行了金相及SEM分析。结果表明 :钢的σ-1 、σ-1SCC 和τ-1 分别为 5 5 0MPa、40 8MPa和 2 85MPa ,σ-1 、τ-1与σb 、σ0 .2 之间符合奥金格公式。不同条件下的疲劳断口特征各异 ,纯旋转弯曲疲劳断口属正常形貌 ,而扭转疲劳断口的扩展阶段疲劳条带不明显 ,这与受力条件复杂有关。海水介质中疲劳开裂具有表面多条裂纹源特征 ,裂纹尖端的应力集中加速裂纹扩展造成腐蚀疲劳强度降低 ,裂纹扩展至断裂符合正常疲劳断裂机理。     

疲劳微裂纹的非线性兰姆波静态分量检测研究

为定量表征板状金属结构中的疲劳微裂纹扩展状态,采用非线性超声兰姆波静态分量方法,对含不同长度疲劳微裂纹的金属结构进行检测.实验采用低频超声换能器间接接收非线性兰姆波静态分量信号并进行时频域分析,获得非线性参数随微裂纹长度的变化趋势,并分析不同模式基频兰姆波生成的静态分量对疲劳微裂纹的敏感性.通过仿真模拟进一步分析非线性...     

叶片多源疲劳断裂分析

用金相，电镜，能谱仪等手段对叶片多源疲劳断裂进行了分析，结果表明，Ｃｒ的分布不匀易萌生疲劳裂纹，从而导致叶片的腐蚀疲劳断裂，提出了改进措施。     

工程机械用钢焊后疲劳断裂特性研究

为了研究高强钢在工程机械焊接结构中的疲劳特性,对HQ70、1E0170和WH60钢焊接接头的疲劳裂纹扩展特性进行了较系统的研究。研究中应用了一种柔度法疲劳裂纹自动测量系统进行裂纹长度测量。用三点弯曲试样对这些焊接结构的疲劳特性进行研究。用三参数方程和Paris公式回归得出这些钢种焊缝的裂纹扩展规律及门槛值,对研究结果进行讨论。HQ70钢焊接件的疲劳特性较其它两种钢都好。焊接质量对疲劳裂纹扩展特性影响很大。由于焊接接头的裂纹扩展速率波动较大,测量门槛值时应特别小心。     

利用原位观察技术测定TC4钛合金的疲劳裂纹扩展门槛值

针对目前金属材料疲劳裂纹扩展门槛值测定中存在的测定周期长、试样尺寸较大以及单位周次裂纹扩展长度测量误差较大等问题,采用扫描电镜原位观察技术测定了TC4钛合金的疲劳裂纹扩展门槛值,即通过扫描电镜对裂纹扩展长度的实时精确测定实现快速获得材料的疲劳裂纹扩展门槛值。结果表明：利用该方法测得的TC4钛合金的疲劳裂纹扩展门槛值与已报道的数据基本一致,并且具有快速简便等优点,表明该方法可以用来测定金属材料的疲劳裂纹扩展门槛值。     

基于蚀坑形貌特征的2198-T8铝锂合金预腐蚀疲劳寿命预测

通过盐雾环境条件下的预腐蚀疲劳试验测试2198-T8铝锂合金的疲劳寿命,并基于蚀坑形貌对腐蚀疲劳寿命进行了预测。结果表明,在同一腐蚀环境参数下,蚀坑的长度、宽度及深度均满足对数正态分布。将蚀坑形貌简化为半椭球状的几何模型,与试验寿命数据相结合,通过ABAQUS有限元模拟、数字图像相关裂纹监控技术和理论计算,得到蚀坑深度与等效初始裂纹长度之间的等价关系,最后使用Paris公式对不同参数下的预腐蚀疲劳试样进行寿命预测,预测结果均处于1.5倍分散带以内。     

高温合金的高温疲劳裂纹扩展门槛值试验

疲劳裂纹扩展门槛值反映材料抗裂纹扩展的能力,是重要的材料性能指标。室温疲劳试验已经成为标准试验方法,但是该方法能否拓展到高温下,并应用于高温合金,尚无试验数据。根据目前的测试技术,试验温度在600℃以下可以使用目测法进行裂纹扩展试验,而在600℃以上,由于试样表面氧化,目测无法观察,所以使用自动测量方法——直流电位法。但由于裂纹扩展门槛值试验时间很长(上百小时),试验难度非常大。该文介绍了粉末高温合金、变形高温合金以及定向凝固高温合金3种高温合金最高到850℃的疲劳裂纹扩展门槛值试验,使用目测法和直流电位法两种方法进行裂纹长度测量。结果表明:直流电位法可以用于高温疲劳裂纹扩展门槛值试验,但试验数据还存在一定的分散性,尚需进一步研究提高裂纹长度测量精度。