不同环境下2D70铝合金低周疲劳性能的研究

对2D70 A1合金在试验室空气、湿空气、盐雾及盐雾+SO2 4种环境下进行低周疲劳试验,对比4种环境下的循环σ-ε曲线及应变-寿命曲线,得出结论:相同应变下,2D70 Al合金随腐蚀环境增强,循环应力降低;相同应变下,2D70 Al合金在盐雾及盐雾+SO2 2种环境下低周疲劳寿命相近,并且随着腐蚀环境的增强,低周疲劳寿命降低;腐蚀环境越强,材料疲劳损伤程度越大.研究结果,为预测飞机不同环境的低周疲劳寿命及对飞机腐蚀防护及耐久性设计提供参考.     

复合材料对30CrMnSiA接触腐蚀的研究

通过电化学测量、盐雾试验、周浸试验、机械和疲劳性能测试及应力腐蚀试验,研究了碳纤维环氧复合材料与30CrMnSiA钢的接触腐蚀特性。其结果表明:30CrMnSiA钢与碳纤维环氧复合材料之间存在严重的接触腐蚀,但不影响30CrMnSiA的应力腐蚀性能。文中还给出了防止碳纤维环氧复合材料与30CrMnSiA接触腐蚀的防护措施。     

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。     

基于循环孔洞扩张模型的Q355钢超低周疲劳断裂数值模拟

基于微观断裂力学的循环孔洞扩张模型是进行钢材超低周疲劳断裂分析的有效手段。通过光滑圆棒循环加载试验,确定了Q355钢混合强化模型材料参数;进行了不同加载方式下Q355钢单边缺口试件的超低周疲劳试验,确定了试件的超低周疲劳寿命及其断裂发展过程;建立了单边缺口试件有限元模型,基于有限元分析结果,采用循环孔洞扩张模型对试件的超低周疲劳寿命进行了预测,并通过编写用户子程序,删除断裂单元以模拟试件的断裂扩展过程,对试件的超低周疲劳断裂全过程进行了数值模拟。数值模拟结果与试验结果基本吻合,验证了循环孔洞扩张模型对钢材超低周疲劳断裂全过程数值模拟的适用性。     

30CrMnSiNi2A钢与TC18钛合金表面处理前后的接触腐蚀性能

为了弄清30CrMnSiNi2A钢与TC18钛合金表面处理前后的接触腐蚀性能,对2种材料作了不同的表面处理,研究了其偶接电偶腐蚀的敏感性和表面防护效果;对低腐蚀敏感性的偶对不同的连接状态作了模拟海洋大气的盐雾加速腐蚀,测量了30CrMnSiNi2A钢的疲劳寿命,总结了优良的防护措施。结果表明：30CrMnSiNi2A钢与TC18钛合金直接接触腐蚀严重,电偶腐蚀敏感性为D级;30CrMnSiNi2A钢磷化与TC18钛合金阳极氧化后的偶对腐蚀敏感性降低至B级;30CrMnSiNi2A钢磷化涂漆后与TC18阳极氧化偶对的腐蚀敏感性仍为B级,但其电偶电流进一步降低,30CrMnSiNi2A钢（磷化后涂漆）与TC18（阳极化）之间无论是否胶结连接形成偶对时,盐雾腐蚀对30CrMnSiNi2A钢的疲劳寿命没有显著影响。30CrMnSiNi2A钢表面磷化后涂漆是防止接触腐蚀的有效措施。     

腐蚀环境下飞机结构疲劳寿命的分析方法

依据海军现役飞机的腐蚀环境特点及结构件腐蚀损伤深度拟合规律，采用应力场强法和局部应力应变法分别对疲劳缺口系数Kf及疲劳寿命计算模型进行了分析，提出了一种腐蚀环境下飞机结构疲劳寿命的评定方法。该方法以室温大气环境下的寿命评定结论为依据，考虑了结构件腐蚀损伤后潮湿空气、盐雾、盐雾＋SO2等环境介质对疲劳寿命的影响，并结合国产某型飞机机翼前梁缘条腐蚀损伤部位的疲劳寿命及剩余寿命估算实例进行了分析。     

GC4超高强度钢在腐蚀介质中的低周疲劳性能试验研究

对ＧＣ４超高强度钢在腐蚀环境下的低周疲劳寿命进行了试验研究，得出了在不同腐蚀环境下的低周疲劳寿命变化规律，为确定飞机腐蚀疲劳寿命提供了重要依据。     

GC4超高强度多在腐蚀介质中的低周疲劳性能试验研究

对ＧＣ４超高强度钢在腐蚀环境下的低周疲劳寿命进行了试验研究，得出了在不同腐蚀环境下的低周疲劳寿命绫灵确定飞机腐蚀疲劳寿命了重要依据。     

腐蚀疲劳试验系统的开发及应用

海洋工程用钢服役时一直受到环境腐蚀和疲劳载荷的耦合作用,而传统的腐蚀、疲劳单项评估已不能满足检测需求,因此开发了一套腐蚀疲劳试验系统来测试材料在腐蚀环境下的疲劳寿命,并使用该系统对海洋工程用S690QL高强钢板在腐蚀环境下的疲劳寿命进行了测试.结果表明:该系统可以对试验温度、流速、腐蚀介质pH值等参数精准控制,并可以实...     

交变荷载和氯盐环境作用下钢绞线的腐蚀疲劳性能研究

为探寻交变荷载和氯盐环境对拉索中各钢绞线力学性能的影响,进而预测不同腐蚀区绞线的疲劳寿命,本研究通过盐雾腐蚀试验来模拟钢绞线在交变荷载和氯盐环境共同作用下的腐蚀情况,考虑不同应力幅对钢绞线腐蚀疲劳寿命的影响,并运用灰度处理方法,对钢绞线腐蚀程度进行量化分区,便于分析不同腐蚀区钢绞线的破坏模式.研究结果表明:拉索外侧钢绞线比拉索内侧钢绞线更容易腐蚀,其腐蚀程度与所施加应力幅相关,应力幅越大,钢绞线腐蚀程度越高,开裂韧性值越低,易发生脆性破坏.随着应力幅值降低,钢绞线开裂韧性值提高,钢绞线破坏模式由脆性破坏转变为延性破坏.此外,通过疲劳试验,基于三参数法,提出不同腐蚀程度的钢绞线的疲劳寿命预测模型,为进一步探究拉索疲劳腐蚀机理提供参考.     

航空铝合金原位腐蚀疲劳性能及断裂机理EI北大核心CSCD

为了研究不同腐蚀条件下2024铝合金的疲劳性能,首先设计搭建原位腐蚀疲劳平台,然后分别进行无腐蚀疲劳、预腐蚀疲劳和原位腐蚀疲劳实验,分析不同腐蚀疲劳条件下2024铝合金的疲劳断裂行为,最后利用扫描电镜(SEM)表征宏、微观断口特征,探究失效机理。结果表明:相同腐蚀环境和时间下,预腐蚀和原位腐蚀疲劳寿命分别为无腐蚀疲劳寿命的92%和42%;在原位腐蚀疲劳条件下,滑移带挤入、挤出导致表面粗糙度增加,吸附较多腐蚀介质,加剧蚀坑演化,易于裂纹萌生并形成多个裂纹源。裂纹的连通形成更大尺寸的损伤,并在材料内部快速扩展。预腐蚀和原位腐蚀疲劳试件断口观察到大量脆性疲劳条带,并且原位腐蚀疲劳条带平均间距约为无腐蚀疲劳条带间距的2倍,说明原位腐蚀疲劳条件下裂纹扩展速率更快。     

Fatigue crack initiation and growth on a steel in the very high cycle regime with sea water corrosion

This paper is devoted to the effect of corrosion on the gigacycle fatigue strength of a martensitic-bainitic hot rolled steel used for manufacturing offshore mooring chains for petroleum platforms. Smooth specimens were tested under fully reversed tension between 10⁶ and 10¹⁰ cycles in three testing conditions and environments: (i) in air, (ii) in air after pre-corrosion and (iii) in air under real time artificial sea water flow. The fatigue strength at greater than 10⁸ cycles is reduced by a factor more than five compared with non-corroded specimens. Fatigue cracks initiate at corrosion pits due to pre-corrosion, if any, or pits resulting from corrosion in real time during the cyclic loading. It is shown that under sea water flow, the fatigue life in the gigacycle regime is mainly governed by the corrosion process. Furthermore, the calculation of the mode I stress intensity factor at hemispherical surface defects (pits) combined with the Paris-Hertzberg-Mc Clintock crack growth rate model shows that fatigue crack initiation regime represents most of the fatigue life.     

AF1410与300M钢的腐蚀冲击疲劳行为

根据舰载飞机起落的服务条件提出了腐蚀冲击概念和试验方法，考察了两种起落架材料在盐水中的腐蚀冲击疲劳行为，包括冲击疲劳寿命，裂纹萌生与扩展速率。尽管两种材料在空气中的冲击疲劳寿命几乎相等。但300M钢在盐水中的冲击疲劳寿命下降幅度较大。在盐水介质中，氢脆加速300M钢冲击疲劳裂纹的萌生和扩展。局部塑性变形区优先腐蚀促使AF1410钢的裂纹萌生，盐水对AF1410钢的裂纹扩展速率没有影响。     

预腐蚀结构耐久性分析的概率断裂力学方法

考虑腐蚀环境的影响,建立了预腐蚀后结构耐久性分析的概率断裂力学方法。预腐蚀疲劳是影响飞机结构经济性和安全性的最重要因素,考虑地面停放预腐蚀的影响,建立预腐蚀条件下的相对小裂纹扩展规律,以裂纹萌生寿命(TTCI)服从双参数威布尔分布和对数正态分布为基础,反推得到预腐蚀条件下的当量初始缺陷尺寸分布(EIFSD),从而得到任意时刻裂纹尺寸分布函数,进行损伤度分析和经济寿命预测,并进行了预腐蚀后的某型飞机机翼副梁的经济寿命评定。     

Modeling delamination growth in composites under fatigue loadings of varying amplitudes

A numerical model was developed to simulate the progressive delamination of a composite subjected to mode I fatigue loading regimes of varying amplitude. The model employs a cohesive zone approach, which combines damage mechanics and fracture mechanics, and requires only standard material data as input, namely the delamination toughness and the fatigue delamination growth curve. The proposed model was validated against delamination growth data obtained from a fatigue test conducted on a DCB specimen. The model predictions agree very well with the experimental results. This model is an initial step toward life prediction of composite structures subjected to complex fatigue regimes.     

在多轴载荷下45钢的循环特性

通过多轴疲劳试验，研究了在多轴加载条件下45钢的循环特性变化规律，分析了非比例附加强化、多轴循环软化/硬化特性及疲劳寿命对加载路径参数的依赖性，结果表明，相位角主要影响非比例附加强化程度，幅值比主要影响多轴循环软化/硬化特性，二者都影响多轴疲劳寿命。     

Corrosion fatigue and electrochemical behaviour of steel wires used in bridge cables

In‐service bridge wires often fail prior to the design life subjected to alternating stresses and environmental erosion. In this paper, a novel corrosion fatigue test device, integrating fatigue testing machine and electrochemical accelerated corrosion assemblies, was developed to characterize the corrosion fatigue and electrochemical behaviour of the wires. Using the developed device, corrosion fatigue tests of corroded bridge wires under different corrosion and loading conditions were conducted. Electrochemical characteristics, corrosion fatigue behaviour, failure mechanism, and so forth were investigated according to electrochemical measurements, fracture morphologies and the lifetime of wires. Results evidence the synchronization of corrosion and fatigue and show the accelerated corrosion due to static and fatigue stresses. Additionally, cracking and fracture induced by multiple crack initiation was dominant in corrosion fatigue of corroded wires, and the coexistence of multiple corrosion pits decreased the lifetime significantly.     

THE EFFECT OF CATHODIC PROTECTION POTENTIAL ON CORROSION FATIGUE CRACK GROWTH RATE OF AN OFFSHORE STRUCTURAL STEEL

Abstract— Duplicate tests have been performed to determine the effect of cathodic protection potential on corrosion fatigue crack growth rate of a modern offshore structural steel, produced by thermo-mechanically controlled processes. The experiments were carried out using compact tension specimens exposed to artificial seawater at 10°C and subjected to constant amplitude loading at 0.35 Hz. Reproducible results showed that the merits of cathodic protection potentials are strongly dependent on stress intensity ratio R and stress intensity range Δ K . It appears that a specific value of cathodic potential may not give comprehensive protection against corrosion fatigue within the spectrum of variable amplitude loading experienced in service. Fractography showed the initiation of secondary cracks on the fracture surface to be associated with the dissolution of calcium sulphide inclusions, regardless of imposed cathodic potential.     

ZM6铸造镁合金微弧氧化膜层性能研究

针对ZM6铸造镁合金,为获得综合性能优异的陶瓷膜层,在硅酸钠和氢氧化钠的碱性溶液中,用双向脉冲电源进行微弧氧化处理。采用环境扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)研究陶瓷膜层微观形貌及组成,采用拉伸法、中性盐雾试验、轴向加载疲劳试验等方法研究附着力、耐蚀性及疲劳性能等。结果表明:陶瓷膜层大致由表层疏松层、中间致密层以及内部过渡层组成,表层疏松多孔,过渡层与基体紧密结合。陶瓷层与基体结合好,附着力大于50MPa;微弧氧化处理后,大幅度提高合金耐腐蚀性能,中性盐雾大于336h;陶瓷膜层使基体疲劳性能降低18%。     

S-07钢在高压充气阀芯中的替代应用研究

目的解决高压充气阀S-03钢渗氮阀芯生产过程中周期长、合格率低、渗氮层开裂和贮存过程中锈蚀及方向漏率超标等问题。方法结合S-03钢渗氮阀芯工艺流程,分析其生产及贮存过程中存在的问题,并提出由S-07钢替代S-03钢渗氮工艺,从防锈、硬度和强度3个方面进行两种材料特性理论分析,同时进行耐蚀性试验、功能性试验、力学环境试验和寿命试验考核。结果 S-03钢渗氮阀芯经历湿热试验20 d后,出现轻微锈蚀,盐雾试验96 h后,锈蚀严重,而同条件下的S-07钢阀芯无锈蚀。S-07钢阀芯经过了功能性试验,x,y,z这3个方向的力学环境试验,动作200次的寿命考核试验后,动作灵活,功能测试合格。结论充气阀阀芯完成了S-07钢替代工艺研究,成功解决了影响充气阀功能的阀芯锈蚀问题和渗氮层开裂问题,同时使生产效率提高了约70%,生产成本降低了约50%。