疲劳近门槛值区裂纹扩展模式变化的试验研究

利用扫描电镜观察疲劳门槛值区试样的裂纹表面形貌,研究了疲劳门槛值区裂纹扩展模式的分布,分析了裂纹扩展模式的变化对疲劳裂纹扩展速率da／dN的影响。结果表明,断口形貌存在面型断裂（沿晶或穿晶）（Faceted Fracture,FF）,面型断裂分数（Percentageof Faceted Fracture,PFF）最大值出现在循环塑性区尺寸接近原始奥氏体晶粒直径时。通过比较循环塑性区尺寸与晶粒尺寸,随着应力强度因子幅值AK的降低,裂纹先以辉纹型模式扩展,在PFF达到最大值后,裂纹以晶体学模式扩展。辉纹型模式扩展时,PFF的变化对da／dN影响不大;晶体学模式扩展时,由于FF诱发裂纹闭合,从而降低da／dN。     

GCr15轴承钢热处理工艺对K1C及da/dN的影响

分析了不同热处理工艺对GCr15轴承钢断裂韧性K1C和亚临界扩展速率da/dN的影响。结果表明：随着淬火温度的降低，回火温度的升高，淬火冷却油温的升高，K1C值升高,da/dN下降。     

18Cr2Ni4WA钢的组织与疲劳裂纹扩展特性

本文测试了18Cr2Ni4WA钢三种典型组织——粒状贝氏体,粒贝的高温回火组织和马氏体的高温回火组织的疲劳裂纹扩展速率(da/dN毫米/周次)及门槛值(△K_(th)公斤·力毫米~(3/2)),分析了断口形貌及裂纹扩展路径,研究了三种组织的疲劳裂纹扩展特性,着重讨论了不同结构、大小、数量和分布的弟二相对疲劳断裂行为的影响。结果表明:组织类型对da/dN有一定的影响,尤其是对疲劳裂纹扩展门槛值△K_(th)影响较大。粒贝具有较好的裂纹扩展抗力;粒贝的高温回火组织次之:马氏体的高温回火组织最差。粒贝中的(M-A)组织强烈阻碍裂纹扩展;马氏体高温回火组织中分布于晶内的细小碳化物阻碍裂纹扩展不明显,分布于晶界的片状碳化物促进沿晶断裂-——这是导致三种组织的疲劳裂纹扩展特性不同的重要原因。     

显微组织对中碳钢疲劳裂纹扩展的影响

本文试验研究了45 Cr 钢淬水,200℃回火态和40 MnB 钢淬水,200℃、500℃回火态的疲劳裂纹在第一、第二扩展阶段的扩展。试验结果表明,当疲劳裂纹处于第一扩展阶段时,两种钢在200℃回火态的疲劳裂纹主要是穿晶扩展,它们的疲劳裂纹扩展速率(da/dN)和门槛值(△K_(th))基本相同。当疲劳裂纹进入第二扩展阶段后,晶界状态对疲劳裂纹扩展的影响明显起来。硼具有韧化200℃回火态组织晶界的作用,致使40MnB 钢的疲劳裂纹不优先沿晶界扩展。而45Cr 钢,疲劳裂纹优先沿高畸变能的晶界扩展,疲劳裂纹沿晶扩展速率加快,所以得到40 MnB 钢的da/dN<45Cr 钢的da/dN 的结果。当40MnB 钢500℃回火态的疲劳裂纹处于第一、第二扩展阶段时,均是穿晶扩展,断口上有明显疲劳条纹,裂纹扩展途径弯曲度大,从而使其在两个扩展阶段的da/dN 均低于两种钢200℃回火态的da/dN,△K_(th)值高于两种钢200℃回火态的△K_(th)值。     

"过载"在da/dN-△K曲线与△Kth降载法测量中的影响及其对策

对在10^-5－10^-7mm/cycle疲劳裂纹扩展曲线da/dN－△K和疲劳裂纹扩展门槛值△Kth测量中常用的降载法进行研究。每一级载荷疲劳裂纹扩展二次（△a1i，△N1i）和（△a2i，△N2i）。用多点多项式分别拟合（△a1i，△N1i，△K1i）和（△a2i，△N2i，△K2i），i＝1，2，3，…，n。每一种材料得到两条da/dN－△Kth。结果表明，降载法中的前一级载荷仍明显有过载作用，干扰材料疲劳裂纹扩展，影响测量数据的真实性。本文提出解决方法－－“二次扩展法”，即在每一级载荷,舍去受前一级载荷影响大的第一次循环数据，而用受前一级载荷影响较小的第二次循环数据作为疲劳裂纹扩展曲线da/dN－△K和计算疲劳裂纹扩展门槛值△Kth的数据。     

T型焊接接头的低温P－da/dN－△K曲线

T型焊接接头是海洋工程中较为典型的结构细节,研究其低温P－da/dN－△K曲线,对确定焊接构件在冬季服役时的检修周期具有重要意义。在100吨MIS电液伺服材料试验机上进行了3件T型焊接接头的低温疲劳裂纹扩展试验,测出了其中值da/dN－△K曲线。通过小样本试验的理论推导与计算,利用变异系数Cv的经验取值,初步得出T型焊接接头的低温P－da/dN－△K曲线。     

TC21钛合金的疲劳裂纹扩展研究

建立了新型损伤容限性钛合金TC21的疲劳裂纹扩展模型;研究了疲劳裂纹扩展速率da／dN与疲劳裂纹扩展门槛值之间的关系。该模型预测了TC21钛合金的疲劳裂纹扩展速率,其预测结果与实验结果非常吻合。     

15MnVN钢疲劳裂纹开始扩展规律的研究

一、引言门槛值(Threshold)△K_(th)和裂纹扩展速率da/dN是反映带裂纹构件抗疲劳性能的重要指标,是工程设计选材和安全性分析必不可少的参数。特别是在载荷谱的分析中参数△K_(th)起着重要作用。门槛值△K_(th)定义为: △K_(th)=△K|da/dn→o (1) 式(1)中△K=K_(max)—K_(min) 大量实验研究如果表明:在空气介质中和平面应变条件下,对于给定的材料,△K_(th)     

喷丸对水轮机转轮腐蚀疲劳裂纹扩展速率[da/dN]cF影响的研究

本文以水轮机转轮常用材料 ZG20SiMn 为对象,采用标准紧凑拉伸试样,研究喷丸与未喷丸试样的腐蚀疲劳裂纹扩展规律。结果表明,喷丸处理对腐蚀疲劳裂纹的应力循环初期,可显著降低[da/dN]_(cF),但随应力循环次数增加,残余应力逐渐消失,至一定程度对[da/dN]_(cF)无多大影响。分析了应力循环初期喷丸提高[da/dN]_(cF)抗力的原因。     

15MnVN钢56毫米厚板的疲劳裂纹扩展速率与门槛值

本文总结了15MnVN 钢56mm 厚板的疲劳裂纹扩展速率和门槛值的实验结果,研究了应力比、试件厚度、试验机等因素的影响。实验和分析表明,15MnVN 钢的裂纹扩展速率可表示为:da/dN=B(⊿K-⊿K_(th))~2,其中 B=15.9/E~2、并讨论了公式的意义及引起疲劳裂纹扩展速率实验结果分散性的原因。     

“过载”在da/dN—ΔK曲线与ΔK_(th)降载法测量中的影响及其对策

对在 10 - 5～ 10 - 7mm cycle疲劳裂纹扩展曲线da dN—ΔK和疲劳裂纹扩展门槛值ΔKth测量中常用的降载法进行研究。每一级载荷疲劳裂纹扩展二次 (Δa1i,ΔN1i)和 (Δa2i,ΔN2i)。用多点多项式分别拟合 (Δa1i,ΔN1i,ΔK1i)和(Δa2i,ΔN2i,ΔK2i) ,i=1,2 ,3 ,… ,n。每一种材料得到两条da dN—ΔK曲线和两个ΔKth。结果表明 ,降载法中的前一级载荷仍明显有过载作用 ,干扰材料疲劳裂纹扩展 ,影响测量数据的真实性。本文提出解决方法———“二次扩展法” ,即在每一级载荷 ,舍去受前一级载荷影响大的第一次循环数据 ,而用受前一级载荷影响较小的第二次循环数据作为疲劳裂纹扩展曲线da dN—ΔK和计算疲劳裂纹扩展门槛值ΔKth的数据     

TLVW1114Ti钢疲劳特性研究

对TLVW1114Ti材料进行了疲劳试验,得到了应力 寿命曲线,当σ>σ0.1=402MPa时,N=4.102×1044σ-14.501;得到了应变疲劳特性Δσ/2=1006(2Nf)-0.0998,Δεp/2=1.1758(2Nf)-0.7487,Δσ/2=977.7(Δεp/2)0.1321;当da/dN≥5×10-5mm/周,其裂纹扩展速率为da/dN=2.2364×10-9(ΔK)3.1541,当da/dN<5×10-5mm/周,da/dN=1.54147×10-14(ΔK)8.644。     

16MnR钢近门槛值疲劳裂纹扩展特性

本文研究了16MnR 钢近门槛值疲劳裂纹扩展的特性.提出用公式 dα/dN=C(△K(?)—△K~2(?))表征门槛值附近的疲劳裂纹扩展速率,通过试验给出了计算有效应力强度因子范围△K_(eff)的方法.计算结果与试验数据相吻合。     

Ti-6Al-4V合金拉伸塑性和显微组织与断裂韧性及裂纹扩展速率的关系

研究了Ti-6 Al-4 V合金的拉伸塑性(ψ)和显微组织对其断裂韧性(K_(lc))及裂纹扩展速率(da/dN)的影响。结果表明,魏氏组织合金的β原始晶粒度D_β与ψ呈反比关系。D_β<440μm,α片厚度b=-2.5～3.5μm时,K_(lc)最高。K_(lc)及da/dN与ψ的关系与组织类型有关,随ψ增大,K_(lc)升高,达到一定数值后,对于魏氏组织,K_(lc)不再变化,对于等轴组织,则K_(lc)下降。魏氏组织及等轴组织的da/dN-ψ关系曲线上均有极小值。与空冷退火相比,淬火时效能显著降低合金的da/dN。进行990℃,1h,W.O.+950℃,20h-A.C.处理,能获得最佳K_(lc)及da/dN。     

裂纹扩展速率对比试验的研究

本文阐述了如何进行裂纹扩展速率(da/dN)对比试检,并给出了一种高强合金不同工艺的da/dN对比试验的实例。试验按航标的规定进行,计算da/dN采用“七点递增多项式”拟合微机方法。对比采用固定△K,用插值法求取相应的da/dN数据,给定5％的显著度,在B区范围内,对比其lgda/dN—lg△K直线,(用统计处理的成组对比法)。对比结果:在显著度为5％情况下,三种工艺状态的抗裂纹扩展能力无显著差异。就裂纹扩展速率而言,此工艺一、工艺二可应用于工程中。     

应变疲劳da/dN的测定及其与J积分关系的探讨

本文进行的恒应变疲劳(恒裂纹嘴张开位移幅疲劳)较成功地测定了16Mn钢材单边裂纹的应变疲劳扩展速率,并运用EPRI提供的弹塑性评定公式,计算了应变疲劳裂纹扩展过程中,不同裂纹长度所相应的J积分值,得出了da/dN与⊿J的指数规律关系式。即对16Mn钢材单边裂纹平板试样有: da/dN=1.3×10~(-7)(⊿J)~(2.06)     

国产CF62钢的腐蚀疲劳裂纹扩展速率

研究了新钢种国产CF62钢与日本对比钢种（WEL-TEN62CF）在海水介质中的低周腐蚀疲劳裂纹扩展速率da/dN，得出的da/dN～△K曲线可用Paris公式表达，符合腐蚀疲劳裂纹扩展速率的一般规律。国产新钢种CF62与日本对比钢种的da/dN基本相当，试验表明该钢在海水腐蚀条件下有较好的抗裂纹扩展性能。     

应用J积分法测定40CrNiMoVA(ESR)钢的低周疲劳裂纹扩展速率

采用控制恒应变幅的方法,测定了40CrNi3MoVA(ESR)钢的低周疲劳裂纹扩展速率。根据裂纹长度和对应的载荷大小求得循环J 积分(△J),与扩展速率(da/dN),得出da/dN=4.26×10~(-5)(△J_t)~(1.161)其中[da/dN]=[mm/cycle],[△J_t]=[KN/m]实验表明,J 积分可以用于低周疲劳裂纹扩展的研究。     

计算疲劳裂纹扩展速率da/dN的新方法

计算疲劳裂纹扩展速率da/dN的方法已经提出了若干种,国内外广泛应用的是美国材料试验学会(ASTM)推荐的七点递增多项式法。本文提出了计算da/dN的新方法——指数函数滑动拟合法,该方法是用二级指数函数 y=β_0 β_1β_1e~xβ_2e~(2x) 对已知数据进行滑动拟合,逐点计算da/dN。与七点递增多项式法相比,这种方法具有计算稳定性好、精确度高等优点,而计算复杂性则相同。     

环境和缺口形状对LY12CZ铝合金疲劳短裂纹扩展的影响

研究不同环境下LY12CZ铝合金缺口短裂纹的扩展规律及缺口形状对短裂纹扩展规律的影响.相同△K水平下,短裂纹比长裂纹有更高的da/dN值,3.5%NaCl溶液的加入,使锐、钝缺口短裂纹的da/dN值都显著增加.但无论在何种环境下,锐、钝缺口短裂纹的扩展都呈明显的"马鞍"形状且溶液中的过渡裂纹尺寸高于空气中,用缺口根部塑性区大小、裂纹闭合效应和腐蚀介质的共同作用解释试验结果.尖缺口状态下,缺口根部塑性区尺寸很小,裂纹扩展主要受裂纹闭合影响;钝缺口状态下,缺口根部塑性区作用范围较大,裂纹扩展主要受其影响.