几种结构钢在人造海水中自腐蚀电位和析氢电位的研究

本文介绍了16Mn钢和2 1/4Cr-1Mo钢[注1]在人造海水中的自腐蚀电位和析氢电位的测量原理和方法。在实验中用怛电位仪测量不同试样的自腐蚀电位和析氢电位;研究了温度对试样自腐蚀电位的影响;不同热处理方法对试样自腐蚀电位和析氢电位的影响。     

不同加载频率下FV520B-I的疲劳行为与疲劳寿命

针对高强度钢FV520B-I分别进行了140Hz和20kHz两种加载频率下的疲劳实验。实验数据表明,20kHz加载频率下的疲劳寿命值均高于同应力幅值140Hz加载频率下的疲劳寿命值,而20kHz加载频率下材料的疲劳强度(450MPa)低于140Hz加载频率下的疲劳强度(500 MPa)。试件断口分析表明,加载频率的大幅提高使得疲劳失效由表面粗糙度缺陷引起的表面疲劳失效转变为内部非金属夹杂物引起的内部疲劳失效。基于三参数模型对实验数据进行拟合,建立了FV520B-I在不同加载频率下的疲劳寿命转换模型,提出了FV520B-I的疲劳寿命转换系数S′0,并发现转换系数S′0随着加载应力幅值的增大而增大,即加载频率对疲劳寿命的影响随着应力幅值的增大而增强。研究结果表明,疲劳寿命转换模型可以将超高加载频率下的疲劳寿命转换为传统加载频率下的疲劳寿命,且可以应用于FV520B-I的再制造工程疲劳分析。     

不同加载速率下PD3钢轨疲劳裂纹扩展行为研究

以往的研究已经证明加载速率会对铁磁性材料的力学行为和周围压磁磁场产生影响,为了进一步研究历史加载速率对后续压磁磁场演变规律的作用,对Q345工程结构钢进行了一系列循环拉伸试验,采用磁通仪对试件压磁磁场进行在线监测,研究试件在经历不同的历史加载速率后,其压磁磁场的演变规律。结果表明：加载速率历史是影响压磁磁场演变的重要因素之一。     

Al-Zn-Mg-Cu高强度铝合金在变幅循环加载下疲劳裂纹的扩展

真实工程构件通常承受不规则的循环载荷。外加载荷的大小、顺序和过载比等加载变量往往对这类构件的疲劳寿命具有决定性的影响。要精确地预测其寿命,需要深入研究外载的变化对疲劳裂纹萌生和扩展的影响。由于试验设备的限制,变幅疲劳的研究历史较短,困难较大,许多问题尚不清楚。鉴于变幅疲劳构件寿命预测的复杂性,工程上对这类构件裂纹萌生和早期扩展寿命的估算仍采用Miner线性损     

Hy130钢焊件在空气中和水中的疲劳裂纹增长

在空气中以及在有阴极电位臣低循环频率为0.1赫芝的情况下的3.5％NaCl溶液中,研究了HY130钢的焊件于不同应力比下的疲劳裂纹增长。这些试验结果与在相似试验条件下的基体金属的裂纹增长数据作了比较。在空气中,疲劳裂纹增长速率在焊缝金属中比在基体金属中慢,特别是在低的应力强度因子范围内更是如此。在最高应力比为0.9的情况下,焊缝金属和基体金属的裂纹增长速率几乎相同。焊缝金属中裂纹增长速率较低是由于残余应力引起的。在盐水环境中,发现了类似的关系,但最高应力比为0.9的情况除外,此时在焊缝金属中裂纹增长得快得多。在持续载荷下,柱状枝晶晶界对环境开裂的敏感性被认为是加速裂纹增长的一个原因。     

加载历史和裂纹闭合对疲劳裂纹扩展行为影响的数值模拟

采用不同应力比条件下的16MnR钢紧凑拉伸试样,设计了三种有限元分析模型,即不考虑加载历史效应的静态裂纹扩展模型,同时考虑加载历史和裂纹闭合的动态裂纹扩展模型以及仅考虑加载历史的伪动态裂纹扩展模型,对疲劳裂纹闭合过程、裂纹尖端的应力-应变迟滞环、疲劳损伤和裂纹扩展速率进行了数值模拟与分析,进而着重探讨了加载历史和裂纹闭合影响疲劳裂纹扩展行为的交互作用机制。结果表明：对于同类分析模型,应力比越大越不容易产生裂纹闭合;而在应力比相同的情况下,加载历史引起的残余压应力对裂纹闭合有明显的促进作用。裂纹闭合效应阻碍了平均应力的松弛,减小了裂纹尖端附近的应力-应变场强度、疲劳损伤和裂纹扩展速率,而加载历史引起的残余压应力则加快了平均应力的松弛和抑制了棘轮效应。与实验结果比较发现,只有同时考虑了裂纹闭合效应和加载历史影响的动态裂纹扩展模型,才能对疲劳裂纹扩展行为进行准确、定量的模拟。     

不同温度下裂纹悬臂梁的模态和疲劳寿命分析

基于扭转弹簧模型和修正Paris公式,提出了一种在不同外界温度下含初始裂纹悬臂梁的疲劳寿命估算方法。在模态分析过程中,通过弹性模量引入温度模块,利用扭转弹簧等效该裂纹,将悬臂梁转化为由扭转弹簧联接的两段弹性梁;推导出不同温度下含裂纹梁固有振型的特征方程,分析温度和裂纹几何参数对裂纹梁固有频率的影响。在疲劳寿命分析过程中,利用复弹性模量引入阻尼损耗因子,基于修正Paris方程和同步分析法,考虑裂纹梁振动与疲劳裂纹扩展的相互作用,分析温度、阻尼和悬臂梁根部区域裂纹几何参数对裂纹梁疲劳寿命的影响。结果表明:随着裂纹相对位置的减小以及裂纹相对深度的增大,裂纹悬臂梁的固有频率和疲劳寿命则逐渐降低;而外界温度的升高也会导致裂纹悬臂梁固有频率和疲劳寿命的降低;同时随着阻尼损耗因子的逐渐增大,裂纹悬臂梁的疲劳寿命也会逐渐增加。     

温度对铜在不同流体静压力下的海水中腐蚀的影响

本文研究了增加流体静压力对处于不同温度、pH值为7.8的海水中的铜腐蚀可能产生的影响。试验是在压力为1、50、100、200和300大气压、温度为5℃、10℃和20℃条件下进行。进行试验所用的压力装置系利用液气泵增压,该装置不仅备有一个工作电极,而目还有两个用于电化学试验的铂电极和一个Ag-AgCl参比电极。业已发现,增面压力往往加速铜的腐蚀,升高温度则亦使腐蚀速率增加。当温度T=20℃,D.O=7.0 ppmi)以及压力为150大气压、pH=7.8时腐蚀速度达最大增值(71％)。但当温度接近5℃、压力为150大气压时其最大增值不超过30％。试验结果指出,温度≤10℃时增加压力对阳极过程无影响,仅对阴极还有影响;而当温度为20℃时阳极过程也明显加速,并发现压力的影响更为突出。     

X56海底管道在腐蚀环境下疲劳裂纹扩展过程预测

海底管道浸没在海洋环境中,腐蚀疲劳破坏十分常见,因此为这些管道的剩余疲劳寿命提供一种准确的预测方法至关重要。本工作研究了海浪循环荷载下含裂纹管道的疲劳裂纹扩展行为,提出了一种新的管道寿命预测方法。使用新提出的形状因子处理试验数据获得X56钢的Paris常数,并分析了其在腐蚀环境下的疲劳性能。运用有限元软件模拟管道疲劳裂纹的扩展过程并计算其应力强度因子(Δ~K),随后基于Paris公式对管道的剩余寿命进行预测。结果表明,对于给定的Δ~K,海水中管道的疲劳裂纹扩展速率(da/d N)为空气中的1. 6倍,且随着疲劳裂纹扩展速率的增加,海水对管道腐蚀疲劳的影响逐渐降低。运用新提出的方法预测管道剩余寿命并与足尺寸X56管道疲劳试验结果进行对比,结果表明该方法能够有效地预测管道的疲劳裂纹扩展状态和剩余疲劳寿命。     

用乘积法计算含小裂纹材料在对称循环加载下的疲劳损伤

提出建立双向双对数坐标系与双向曲线,并就对称循环加载下提出了描述金属材料弹塑性材料行为的小裂纹扩展速率方程式以及各个历程与不同小裂纹尺寸aoi相对应的寿命Noi的估算式.其方法是采用以塑性应变范围和弹性应变范围之乘积作为载荷引起的应力应变参量,以常用的材料常数作为材料参数.计算结果与能量法计算损伤方程式一致.     

金属在海洋不同深度处的腐蚀

<正> 本文旨在研究碳钢CT.3、不锈钢2×13、铝合金6和、铜M-1和黄铜59在太平洋西北地区的腐蚀速率。水文浮标附近的浮标索上,在10～5,500米的水深范围内安放15个框架;每一个框架均装上各种试验金属的试样两块,其尺寸为120×100×2毫米。试验前,试样经磨光     

30CrMnSiA钢在盐雾腐蚀条件下疲劳裂纹扩展的初步研究

本文用断裂力学的方法对30CrMnSiA结构钢在盐雾介质和室温空气下的疲劳裂纹扩展特性进行了初步研究。 用紧凑拉伸试样,在应力强度因子△K=70～200kg/mm~3/~2范围内,其试验结果表明:试验初期,盐雾介质中的裂纹扩展速率比室温空气中的要高,并随着试验频率的降低而急剧增加,这种情况通常是氢脆机制造成的。当盐雾介质中的试验进行到20～40小时以后,由于裂纹表面腐蚀产物的堆积,裂纹扩展速率逐渐减缓,甚至低于室温空气下的da/dN曲线。在试验的最后阶段,由于应力强度因子幅值的增大,上述两种介质中的裂纹扩展速率趋于接近。     

腐蚀环境下2024-T3铝合金疲劳裂纹扩展和剩余强度实验研究

对2024-T3铝合金在5种典型实验室环境和3种组合环境下的疲劳裂纹扩展和剩余强度进行了实验研究.通过实验获得的裂纹扩展数据,对Paris公式进行条件拟合,得到各种环境下的裂纹扩展常数,并作了对比分析.结果表明,腐蚀环境的参与使2024-T3铝合金的疲劳裂纹扩展速率明显加快,不同腐蚀环境对疲劳裂纹扩展速率的影响程度不同,其影响的严重程度由重到轻依次为:油箱结构区、厨房与厕所、油箱积存水、盐水、潮湿空气、高空环境、干燥空气.实验数据还进一步表明,腐蚀介质对临界裂纹长度的影响很小,说明环境对剩余强度能力无直接影响.     

2E12铝合金加速腐蚀环境谱下的疲劳裂纹扩展

采用疲劳试验、腐蚀实验、SEM及EDS等分析测试手段,研究2E12铝合金标准中心裂纹试件在加速腐蚀环境谱下的疲劳裂纹扩展,该谱的1个周期包括温湿、热冲击、室温疲劳和盐雾4个环境块。利用修正的Paris公式分析,发现试样在加速谱环境下合金的疲劳裂纹扩展较实验室环境明显加速。合金的疲劳裂纹扩展主要呈现腐蚀疲劳特征。讨论了加速谱对合金疲劳裂纹扩展的影响,其中盐雾、湿热环境下的氢脆导致塑性区脆化及腐蚀诱导的阳极溶解是导致裂纹扩展、性能降低的主要原因。     

拉-压循环加载下铝合金疲劳裂纹扩展的压载荷效应研究

应用弹塑性有限元方法与增量塑性损伤理论指出疲劳裂纹扩展的压载荷效应是裂纹尖端塑性损伤的结果, 建立了在拉-压循环加载下铝合金疲劳裂纹扩展速率的双参数预报模型, 对LY12-M 高强铝合金MT 试件在应力比R=0、-0.5、-1、-2 进行了疲劳裂纹扩展实验。结果表明:当最大应力强度因子K_max相同时, 恒幅拉压加载(应力比R<0)的疲劳裂纹扩展速率明显高于恒幅拉拉加载(应力比R=0)的情况, 拉-压循环载荷的压载荷部分对疲劳裂纹扩展速率具有促进作用。该文得出的LY12-M 铝合金在拉-压循环加载下的疲劳裂纹扩展速率预报模型与实验结果符合较好。     

不同频率激励下LY12铝合金悬臂梁的疲劳特性

为了研究激励频率对悬臂梁结构疲劳特性的影响,本文针对LY12铝合金悬臂梁在不同频率(139Hz、141Hz、143Hz)激励下进行了同一应力水平的振动疲劳试验。结果表明:该结构的疲劳特性在不同频率激励下存在差异。在激励频率高于固有频率振动时,结构疲劳寿命最长;激励频率低于固有频率振动时,结构疲劳寿命较短;在固有频率振动时,结构疲劳寿命最短。     

钢纤维混凝土等幅弯曲疲劳加载下的疲劳应变和疲劳模量以及损伤研究

利用已有试验数据,对最大疲劳应变和疲劳残余应变进行拟合,得到疲劳应变演化方程,其相关系数均在0.97以上。考虑到等幅弯曲疲劳加载条件下,疲劳模量与疲劳应变成反比关系,利用对称性,由疲劳应变演化方程得到疲劳模量演化方程,通过拟合试验结果,发现由疲劳模量演化方程表达的拟合曲线与试验曲线吻合很好,其相关系数均在0.99以上。最后,利用疲劳应变与疲劳模量定义损伤变量,得到损伤变量演化曲线,经对比发现,由最大疲劳应变和疲劳残余应变定义的损伤变量演化曲线基本一致,且相差很小;而由疲劳模量定义的损伤变量演化曲线明显大于由疲劳应变定义的损伤变量演化曲线。     

不同回火温度下贝氏体热轧钢轨疲劳裂纹的扩展速率

用MTS810试验机进行了贝氏体热轧钢轨疲劳裂纹扩展速率试验,并用Paris公式分析了不同回火温度下贝氏体钢轨疲劳裂纹扩展速率试验数据。结果表明,Paris公式可以描述不同回火温度下贝氏体热轧钢轨疲劳裂纹扩展速率,并可用来预测裂纹扩展情况。     

不同腐蚀环境对7475-T7351铝合金疲劳性能及裂纹扩展速率的影响

采用轴向加载疲劳和疲劳裂纹扩展速率性能测试方法,研究了不同腐蚀环境对7475-T7351铝合金厚板疲劳及裂纹扩展性能的影响.结果表明:腐蚀环境对7475铝合金的疲劳性能有较大影响,油箱积水和3.5%(质量分数,下同)NaCl溶液中光滑试样的疲劳强度较室温下降约68%,油箱积水和3.5%NaCl溶液环境对材料疲劳强度的影响程度基本相同;不同环境腐蚀(空气和3.5%NaCl)和不同温度(室温和125℃)对材料的低周疲劳性能影响不大;腐蚀环境对裂纹扩展有较明显的加速作用,油箱积水和3.5%NaCl溶液环境对裂纹扩展的加速规律基本一致.     

316L不锈钢在不同电导率海水和NaCl溶液中的电化学腐蚀行为

采用线性极化电阻、塔菲尔曲线法和电化学阻抗谱(EIS)技术研究了316L不锈钢(316LSS)在不同电导率海水和NaCl溶液中的电化学腐蚀行为。结果表明,316LSS在两种腐蚀介质中的极化电阻(Rp)、自腐蚀电位(Ecorr)和点蚀电位(Eb100)均随电导率的升高而降低。同时EIS显示电导率对电荷转移电阻(R1)影响不大,而对膜电阻(R2)影响较大,说明随电导率的变化,腐蚀介质中侵蚀离子主要影响316LSS的钝化膜的稳定性。316LSS在NaCl溶液中的R2、Ecorr、Eb100值比在相同电导率海水中分别最大减少了6.5×105Ω.cm2、54mV和143mV,说明在电导率相同时,316LSS更易在NaCl溶液中发生腐蚀。因此,在海水源热泵系统应用研究中,应该尽量采用实际海水作为腐蚀介质。