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。     

疲劳裂纹扩展速率da／dN与材料性能常数间关系的研究

在疲劳裂纹扩展公式基础上，结合理论导出的裂纹的扩展门槛值ΔＫｔｈ的关系式得出一个描述疲劳裂纹扩展速度ｄａ／ｄＮ与材料能常数间的关系，该关系式可用于预测在材料的疲劳裂纹扩展速度。     

硫化氢环境中低周疲劳裂纹扩展速率da/dN的研究

研究了4130X钢在硫化氢(H2S)腐蚀介质中的疲劳裂纹扩展速率da/dN。应用改进型WOL试样,采用符合实际工况的中等浓度200×10-6的H2S溶液、0.0067 Hz的超低周频率,在自行改造的专用低周腐蚀疲劳试验机上进行了试验。在恒定疲劳载荷谱作用下,采用三保险的位移测量装置,利用计算机自动采集系统,时时采集载荷及位移,用柔度方程求解试样瞬时裂纹长度。克服了表面直读法在腐蚀环境中不易观测裂纹长度的缺点,对所有试验数据,以KISCC为分界线,用Paris公式进行两段式拟合,给出了da/dN—ΔK的数学表达式,为确定气瓶的临界裂纹尺寸提供了试验依据。文中还将本试验结果与相关文献中其它硫化氢环境及空气中的疲劳裂纹扩展速率结果进行了比较。结果表明:H2S环境中裂纹扩展速率远大于空气中结果,不同环境、频率对da/dN有较大影响。     

中低强度钢的da/dN的研究

主要讨论了三种中低强度钢的裂纹扩展速率da dN方程 ,一般常用Paris公式。虽然该公式的通用性较好 ,但也有一定的缺陷 ,因为其常数C、n会随应力比R等参数的变化而变化。本文提出一个修正方法。实验表明 ,在不同的应力比下 ,lgda dN—lgΔK关系图上得到的各直线的斜率相近 ,裂纹扩展速率随应力比的增加而增加 ;因此 ,在Paris公式的基础上 ,加上一个影响因子 (a -R) b,对于屈服强度σs 较低的材料 ,能较明显地提高裂纹扩展速率方程的相关系数。另外也分析了Paris公式的适用情况以及应力比R的影响     

da/dN实验数据的一种处理方法

一、引言关于裂纹疲劳扩展速率,近年来研究很多。目前关于da/dN的数学表达式已有数十种之多。其中最为常用的是Paris提出的半经验公式: da/dN=C(ΔK)~m (1)     

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。     

基于ΔJ积分的疲劳寿命曲线

基于光滑试件小裂纹的生长特点,提出一个与小裂纹生长表征参数△J有关的疲劳寿命曲线,该曲线有关系数通过对常规低周疲劳试验数据的最小二乘回归处理获得.文中给出了几种工程材料基于△J积分的疲劳寿命曲线,各曲线与实测数据符合良好.     

P—da/dN一△K曲线测试的小样本方法

提出一种测试高可靠度Ｐ—ｄａ／ｄＮ－△Ｋ曲线的小样本方法,该方法可以综合利用以往的经验数据和当前试验数据来确定疲劳裂纹扩展性能曲线。与传统的只能利用当前试验数据确定Ｐ—ｄａ／ｄＮ－△Ｋ曲线的方法相比,其可利用的信息量有了大幅度增加,所以在精度相同的情况下,可以节省大量试件;或在试样数一定的情况下,又可大大提高预测精度。文中还给出了一个试验对比实例。     

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。     

计算贯穿裂纹疲劳J积分范围和蠕变J积分范围简化方法的改进

为了检查表征疲劳和蠕变疲劳裂纹特征的J积分计算方法精度进行了一系列试验。结论为:(1)在计算疲劳J积分中,用循环应力应变方程代替Kumar的J积分方程中的稳态应力应变方程,可提高简化方法的精度。(2)在计算蠕变疲劳J积分中,用循环载荷保持过程中近似表征蠕变行为的蠕变方程代替Norton形式的蠕变方程,可提高简化方法的精度。     

T 型焊接接头的低温P—da/dN—ΔK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—ΔK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 10 0吨MTS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—ΔK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—ΔK曲线     

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。     

任意应力应变关系材料J积分估算的等效原场应力法

在EPRI弹塑性断裂分析工程方法(J积分等于弹性J积分及塑性J积分之和)及其给出的用Jp表达式中的全塑性解的基础上，文中导出以等效原场应力σeff为参量的塑性J积分Jp的计算式及J积分计算式，这一方法被称为J积分估算的等效原场应力法。该方法具有下列几个优点，①J积分计算精度几乎和EPRI工程方法的J积分计算精度相等。②可用于任何应力应变关系的材料，包括Ramborg-Osgood关系材料和任意单调加载非ROR关系材料，例如长屈服平台钢。计算过程相当简便，计算结果精确。③该方法为发展一种能利用纯拉载荷下全塑性解和纯弯载荷下全塑性解直接计算拉弯联合载荷下J积分的方法创造了条件。     

高通量能量流辐照对(da)/(dN)的影响

本文研究用高通量能量流(电子束)辐照铝合金板的裂纹扩展区域,探讨其对疲劳寿命的影响。结果表明,经辐照过的试样比未经辐照的,其疲劳寿命有较大提高。     

焊缝、试样型式、尺寸方位、对da/dN的影响 断裂力学动向之二

通常采用小试样测定裂纹扩展速率,将这些数据应用于实际工程构件,尚需考虑焊缝与母材的差异,     

COD与J积分的尺寸效应及其一致性

本文对马氏体时效不锈钢不同尺寸的三点弯曲试样用阻力曲线方法进行了COD和J积分的测试,研究了它们的尺寸效应。在本实验范围内得出了同一材料不同尺寸的试样采用阻力曲线方法外推而得的启裂COD(δ_i)和J积分(J_i)值基本相同的结论。同时本实验的结果从尺寸效应和阻力特性的角度证实了COD和J积分两判据的一致性。图2,表4,参考文献10。     

基于J积分方法预测柴油机活塞的剩余疲劳寿命

运用ANSYS有限元程序计算分析了6S35MC-C型柴油机塞的三维温度场和三维应力应变场,进行了高温低周疲劳裂纹扩展模拟试验,并应用当量J积分方法预测了6S35MC-C型柴油机活塞的剩余疲劳寿命。研究结果表明,活塞材料的高温低周疲劳裂纹扩展速率可由当量J积分范围表征,应用当量J积分方法预测6S35MC-C型柴油机活塞的剩余疲劳寿命是可行的,为柴油机安全设计与合理使用具有参考价值。     

基于循环J积分的压力容器疲劳寿命预测的数值模拟

开发出一种基于三维弹塑性循环J积分( J)的压力容器疲劳寿命预测的数值模拟技术。对1台含内壁纵向表面裂纹的实物压力容器进行有限元数值模拟计算和试验测试,结果显示：初始椭圆形表面裂纹在疲劳扩展过程中形状逐渐趋圆并保持圆形继续扩展。裂纹疲劳扩展过程是一个非等速的扩展过程,扩展速度呈现越来越快的趋势。基于J的疲劳寿命预测的数值模拟结果较之基于应力强度因子幅K的结果具有更高的精度,满足工程要求。该技术对于在役含缺陷压力容器的疲劳寿命预测具有重要的应用价值。     

T型焊接接头的低温P—da／dN—ΔK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-ΔK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MTS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-ΔK曲线，通过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-ΔK曲线。