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。     

车轮应变疲劳性能及损伤演变规律研究

试验分析了Φ９１５喂线车轮的低周疲劳性能，测定了循环稳定和单调拉伸应力－应变曲线，给出了应变－寿命及应力－寿命关系，讨论了循环软化循环硬化特性，导出应变疲劳损伤演变方程和寿命估算方程，还列表给出车轮钢的全部应变疲劳参数和与之对应的静态参数，可供设计选材、寿命估算时使用。     

钢/锌层状复合材料的力学性能与耗能行为

对复合铸造法制成的钢/锌层状复合材料在不同条件下的单向拉伸和低周疲劳实验进行了研究.结果表明:锌的加入使钢/锌复合材料的塑性得到提高,同时其强度与钢相比有所降低.在单向拉伸条件下,拉伸速度对钢/锌复合材料试样的应力-应变曲线影响不大.在±0.5%,±1.0%,±1.5%应变范围内,所对应的拉压应力随着循环次数的增多而增大,表明材料出现循环硬化行为,并且循环应变的提高使材料的循环硬化行为逐渐明显,进一步循环使拉压应力趋于稳定.     

AZ91D室温环境棘轮及其低周疲劳行为

通过AZ91D室温环境应力控制下的低周疲劳试验,对铸造镁合金棘轮及其低周疲劳行为进行了研究,讨论了室温环境下材料的应力循环特性、棘轮行为、塑性应变范围、全应变范围等疲劳参量随载荷水平和加载历史的变化规律,同时基于平均应力修正对材料的应力-寿命曲线进行了讨论。研究结果表明:AZ91D在室温环境下的应力循环呈循环硬化,材料的棘轮行为和塑性应变范围、全应变范围等疲劳参量依赖于载荷水平和加载历史,另外考虑平均应力修正后的应力-寿命曲线预测效果有明显改观。     

无铅焊料Sn-3.8Ag-0.7Cu的低周疲劳行为

测量了Sn-3.8Ag-0.7Cu无铅焊料试样的循环滞后回线、循环应力响应曲线、循环应力-应变和应变寿命关系,研究了焊料在总应变幅控制下的低周疲劳行为结果表明:该焊料合金在总应变幅较高(1%)时发生连续的循环软化,而在总应变幅较低(≤0.4%)时则表现为循环稳定.线性回归分析表明,该焊料的低周疲劳寿命满足Coffin-Manson经验关系式,由此给出了焊料在室温下的低周疲劳参数.采用扫描电镜观测和分析了焊料在疲劳前后的组织特征.     

发动机用灰铸铁的低周疲劳行为

研究了发动机缸体用灰铸铁材料在室温、150℃和250℃下的低周疲劳行为。根据对拉伸应力-应变、循环应力-应变和应变-疲劳寿命数据的分析,给出了疲劳参数。结果表明:在高温下灰铸铁的弹性模量、强度降低,延伸率增大;循环应力响应表明,在较小的应变幅下经历初期循环硬化、循环软化、断裂,而在高温和较大应变幅下几乎没有硬化阶段,循环软化至断裂;其室温疲劳寿命最长,150℃最短,250℃居中。微观分析结果表明:疲劳裂纹萌生于片状石墨尖端、夹杂物及孔洞处,沿石墨扩展,夹杂物导致分支裂纹及裂纹偏转,延缓裂纹的扩展;灰铸铁的疲劳断裂方式为沿晶和准解理断裂的复合机制,存在扇形解理面和二次裂纹,解理台阶上观察到疲劳条带和韧窝。     

10CrNiMo结构钢低周疲劳过程中的应变滞后特性

在6级轴向逐级增加的系列恒应变幅(0.3%~1.0%)控制下,室温空气中,采用光滑圆形横截面试样,研究了10CrNiMo结构钢在低周疲劳作用下的应力-总应变及应力-塑性应变的滞后回线特性。结果表明:在小应变幅(0.3%~0.4%)控制下,虽然弹性应变占绝对优势,但塑性应变并不为零,且逐级增长;而在大应变幅(0.6%~1.0%)控制下,塑性应变增长较快,并逐渐占主导地位。无论应变幅大小,只须几个循环,材料便进入稳定状态,而初始循环与失稳循环却表现出不稳定的特征。     

10Ni5CrMoV钢循环塑性变形的力学本构关系

针对屈服强度为785 MPa级别的调质态10Ni5Cr Mo V钢开展了系列应变幅的循环加载试验,并分析了循环应力应变特性,结果表明:循环塑性变形条件下表观弹性模量随应变幅的增大呈线性降低特点;循环塑性应变显著降低屈服强度,且屈服强度随应变幅的增大呈线性降低特点;塑性变形段的真应力和真应变塑性分量的对数呈良好的线性关系。基于上述结果提出了描述循环应力应变关系的单对数强化弹塑性本构关系模型σ=σp+χ·lgεp,并建立了10Ni5Cr Mo V钢循环应力应变本构方程。     

Al-5.4Zn-2.6Mg-1.4Cu合金板材的低周疲劳行为

进行Al-5.4Zn-2.6Mg-1.4Cu合金板材的室温低周疲劳实验,对比研究了轴向平行于轧制方向(RD方向)和垂直于轧制方向(TD方向)试样的低周疲劳行为。结果表明：对于0.4%~0.8%的外加总应变幅,RD和TD方向合金试样的循环应力响应行为均呈现出循环稳定;对于相同的外加总应变幅,TD方向合金的循环应力幅值高于RD方向,而RD方向合金的疲劳寿命高于TD方向。对于RD和TD方向,Al-5.4Zn-2.6Mg-1.4Cu合金的塑性应变幅、弹性应变幅与载荷反向周次均呈线性关系。在低周疲劳加载条件下,裂纹在疲劳试样的自由表面以穿晶方式萌生和扩展。     

温度对GH34钢低周疲劳性能的影响

本文用应变控制的低周疲劳试验方法,研究了室温、350、450和550℃下,燃气轮机叶轮用钢GH34的低周疲劳性能。试验表明,各温度下的循环应力——应变特性均为循环软化。试验温度提高,低周疲劳性能下降。由于蓝脆性的发展,450℃的低周疲劳性能迅速下降,接近550℃的低周疲劳性能。COFFIN—MANSON方程中的指数α随试验温度提高而增大。高温低周疲劳裂纹的扩展,主要为Ⅱ阶段扩展,在所采用的试验条件下,没有发现蠕变引起的治晶疲劳断裂。     

应变比对定向凝固高温合金DZ125低循环疲劳行为影响的研究

对定向凝固镍基高温合金DZ125在850℃和980℃应变控制的低循环疲劳(LCF)行为进行研究。对比分析应变比R=-1和R=0情况下的应力-应变迟滞环、循环平均应力以及断裂循环次数(寿命)的差异。结果表明:在所研究的两个温度水平下,相同应变范围条件下应变比R=-1和R=0的低循环疲劳寿命差别不大。利用扫描电子显微镜对不同应变比作用的试样断口进行观测,初步分析裂纹萌生机理。     

镍基高温合金GH4169的热机械疲劳行为

在不同温度区间、不同条件下进行GH4169合金的热机械疲劳实验测试其热机械疲劳数据,研究了这种合金的热机械疲劳行为。结果表明：GH4169合金在热机械条件下的迟滞回线具有明显的拉压不对称性;同相位时材料承受压应力,反相位时承受拉应力。拉应力,是影响疲劳寿命的主要因素。应变幅较高时GH4169合金出现平均应力松弛,在高温半周为先循环软化后循环稳定,在低温半周始终趋于循环稳定。     

热障涂层对K417G合金高温低周疲劳行为的影响

研究了涂覆热障涂层的K417G合金800℃下由应变控制的高温低周疲劳行为,并对其循环应力-应变数据和应变-疲劳寿命数据进行了分析,给出了涂覆热障涂层K417G合金的高温应变疲劳参数。结果表明:K417G合金无涂层和涂覆热障涂层状态下的低周疲劳均属于应力疲劳,以弹性损伤为主;总应变幅较大时,涂覆热障涂层的K417G合金低周疲劳寿命稍优于无涂层的K417G合金。疲劳试样断口的微观分析表明:热障涂层对K417G合金低周疲劳裂纹萌生方式无明显影响;疲劳裂纹通常萌生于疲劳试样的表面或近表面,表现为穿晶扩展。     

热-机械载荷下H13钢力学响应行为实验和数值分析

采用MTS热-机械疲劳测试系统,同时建立电-磁-热-力多物理场耦合数值模型,研究了H13钢在200～600℃范围,对称拉、压机械应变(0. 7%和0. 9%)控制下同相位(In-phase,IP)和反相位(Out-of-phase,OP)应力-应变响应行为。另外,基于实验和模拟数据,结合寿命预测模型对H13钢进行了寿命预测。结果表明H13钢在准稳定热-机械循环阶段,随着循环次数的增加,最大拉、压应力不断降低;热-机械循环高温半周相较于低温半周会产生更大的非弹性应变;以同相位机械应变为0. 7%模拟数据为例,在最大拉、压机械应变下,应力最值分别为598 MPa和-1 148 MPa; H13钢在机械应变为0. 7%时,同相位和反相位的实测疲劳寿命(周)分别为287和266,机械应变为0. 9%时疲劳寿命分别为207和189;依据实验和模拟数据,结合Ostergren模型得出了预测寿命,并与实测寿命进行比较分析。     

ZTC4（Ti-6Al-4V）铸造钛合金的室温低周疲劳行为

研究了ZTC4钛合金应变控制的室温低周疲劳行为,对循环应力-应变和应变疲劳寿命数据进行了分析,通过双对数线性回归处理,得出了Manson-Coffin处理模型的疲劳参数。结果表明：ZTC4钛合金总应变幅在0.6%～0.8%时,材料存在轻度循环软化的现象;总应变幅为0.4%～0.5%时,循环初期表现出循环硬化的现象,而后循环软化。合金的疲劳裂纹萌生于试样表面,裂纹扩展区存在明显的疲劳条带,合金疲劳断口呈现韧性断裂特征。     

镍基单晶合金多轴非比例加载低周疲劳单胞模型

在680和850℃下对DD3镍基单晶合金进行多轴非比例加载低周疲劳试验,结果表明等效应变范围△ε_e、试验温度、等效应力范围△σ_e对单晶合金的低周疲劳寿命有显著影响。基于能量耗散理论,引入参量k表征多轴非比例加载对疲劳寿命的影响,构造循环塑性应变能作为损伤参量,建立镍基单晶合金低周疲劳寿命预测模型。参量k与循环寿命之...     

不同温度环境下Al–7Zn–2.5Mg–2.0Cu–0.1Zr–0.2Sc合金的力学行为研究

目的 研究不同时效时间对Al–7Zn–2.5Mg–2.0Cu–0.1Zr–0.2Sc合金强度的影响,以及室温和-40℃这2种温度环境对该合金疲劳行为的影响。方法 在不同时效时间下对Al–7Zn–2.5Mg–2.0Cu–0.1Zr–0.2Sc合金进行热处理,并采用透射电镜观察其显微结构以解释不同时效时间下强度变化的原因。在不同外加总应变幅的条件下,对T6态该合金进行低周疲劳实验,对比研究Al–7Zn–2.5Mg–2.0Cu–0.1Zr–0.2Sc合金在不同温度环境下的低周疲劳行为。结果 随着时效时间的延长,不同温度环境下Al–7Zn–2.5Mg–2.0Cu–0.1Zr–0.2Sc合金的屈服强度和抗拉强度都先升高后降低,-40℃环境下的屈服强度和抗拉强度均高于室温环境下的。在低应变幅时,合金的循环应力响应行为特征总体呈稳定趋势,在高应变幅时,合金的循环应力响应行为先表现为循环稳定特征,后表现为循环硬化特征。同一应变幅下,-40℃环境下合金的循环应力幅值高于室温环境下的,而合金的低周疲劳寿命则随着温度的降低而下降。此外,在室温和-40℃低周疲劳加载条件下,疲劳变形机制为平面滑移机制。当应变幅...     

退火42CrMo钢的棘轮-疲劳交互作用及其失效模型

在室温下,对退火42CrMo钢的单轴棘轮行为以及棘轮-疲劳交互作用进行了系统的实验研究。结果表明:非对称应力循环下产生的棘轮变形会缩短材料的疲劳寿命,材料在非对称应力循环下的低周疲劳寿命受到平均应力、应力幅值、最大应力和应力比等多种因素的影响。在对实验结果分析与讨论基础上,针对棘轮-疲劳交互作用,提出了一个基于最大应力和应力比的、简单而合理的疲劳失效寿命估算公式。该模型考虑了棘轮变形对疲劳寿命的影响。与实验结果的对比表明:该公式能较好的估算各种非对称应力循环下的低周疲劳寿命,所有计算结果均在2倍分散带内。     

一种镍基单晶高温合金的低周疲劳拉-压不对称性行为

研究了镍基单晶高温合金DD10在760℃和980℃条件下低周疲劳过程中的拉-压不对称性行为,并对其机制进行了深入探讨。结果表明,在疲劳试验初期,当应变幅较低时,在两种温度条件下拉-压不对称性都不明显,且拉力略大于压力;随着循环周次或应变幅的增加合金的拉-压不对称性逐渐明显,在760℃时拉力明显大于压力,而在980℃时拉力却明显小于压力。循环初期的拉-压不对称性行为与基体应力状态有关,而在大应变幅下和循环应力稳定阶段拉-压不对称性的正负属性和程度与位错在不同温度拉伸和压缩过程中克服γ′粒子的运动方式不同有关。     

考虑循环塑性修正的薄片材料低周疲劳试验方法

对N18锆合金和SAPH440板材采用薄片漏斗试样进行了室温下的等幅低周疲劳试验,基于局部应力、应变相等的疲劳损伤等效原理,建立了用于估算N18和SAPH440材料疲劳寿命的Manson-Coffin模型和循环应力-应变方程。对于符合Masing律的材料,提出了一种获得循环本构关系的新方法,用转子材料B65A-S在300℃高温下的低周疲劳试验进行了验证。通过基于标定循环本构关系的有限元分析,建立了两种材料薄片漏斗试样平均应力到漏斗根部轴向应力、测试应变到漏斗根部轴向应变的转换模型。完成了SAPH440材料等直圆棒试样的低周疲劳试验,证明了采用薄片漏斗试样的低周疲劳测试新方法具有较高的精度。