不锈钢在扭转/拉伸复合载荷下的低周疲劳裂纹扩展

研究了从SUS316NG不锈钢圆捧试样的环状预裂纹开始的低周疲劳裂纹扩展行为，分析了扭转／拉伸复合加载时不同载荷比对弹塑性疲劳裂纹扩展的影响．用J积分的指数方程表达了简单加载及复合加载的裂纹扩展速率．对于同样的J积分范围值，Ⅰ型载荷下的裂纹扩展速率最高，而Ⅲ型载荷下的速率最低．裂纹断口在高应力水平下为宏观平坦，在复合加载条件下的疲劳断口上观察到了疲劳条痕，同Ⅰ型加载条件下的相同，疲劳条痕间距与裂纹扩展速率二者数值相等．     

相变塑性钢的低周疲劳性能和裂纹扩展速率

通过对新型低碳低硅相变塑性钢(TRIP钢)的低周疲劳和裂纹扩展试验,得到试验TRIP钢循环应变硬化系数n’为0.1891,循环强度系数K’为1551MPa;疲劳强度指数b为-0.1123,疲劳强度系数fσ’为1266MPa;疲劳延性指数c为-0.5918,疲劳延性系数fε’为0.3374。裂纹扩展门槛值ΔKth为229MPa(mm)1/2,具有良好的疲劳性能。用试验得到的疲劳特性参数进行了相关零件的结构和疲劳仿真分析,指导汽车零件的设计。预测认为轻量化结构设计是合理的,轻量化后零件的疲劳台架试验结果也验证了预测的正确。     

SnAgCu无铅焊点低周疲劳行为研究

在25℃下利用单轴微力疲劳试验机对96.5Sn-3Ag-0.5Cu无铅焊点进行不同频率（1Hz~10Hz）和应变范围（2%~8%）的低周疲劳试验。结果表明,不同应变范围条件下无铅焊点的低周疲劳行为符合Coffin-Manson方程。频率修正的Coffin-Manson方程可以用来描述频率对无铅焊点低周疲劳寿命的影响。疲劳裂纹首先在焊点边缘的钎料与金属间化合物（IMC）之间的界面处萌生,随后,裂纹沿近IMC层的钎料内进行扩展。不同频率条件下焊点的断口形貌主要分为三个特征区域：裂纹萌生区、裂纹扩展区和最终断裂区。随着频率的升高,焊点的断裂机制由沿晶断裂向穿晶断裂转变。     

应力控制条件下奥氏体不锈钢的低周疲劳性能

以JIS SUS 304和SUS 304N为实验材料,在应力控制条件下研究了两种奥氏体不锈钢的低周疲劳性能.结果表明:（1）在低应力区（σa<430 MPa）,SUS 304N的疲劳寿命高于SUS 304的疲劳寿命;但在高应力区（σa>430 MPa）,静强度较高的SUS 304N的疲劳寿命反而低于SUS 304的疲劳寿命.（2）SUS 304中疲劳微裂纹萌生的循环次数比远小于SUS　304N.在低应力区,SUS　304中的疲劳微裂纹萌生后。其扩展速率大于SUS　304N;但在高应力区,SUS　304中的疲劳微裂纹萌生后,其扩展速率小于SUS 304N,使它在高应力区的疲劳寿命超过了SUS 304N.（3）添加氮元素后.奥氏体组织的稳定性得到提高.疲劳实验过程中SUS 304发生了显著的应变诱发马氏体转变,而SUS 304N基本未发生此现象.     

钛合金低周疲劳性能研究

采用轴向应变控制的方法，在Ｉｎｓｔｒｏｎ－１３４３型万能疲劳试验机上测定了ＴＡ５钛合金的低周疲劳性能数据，研究了在循环载荷下该材料的应变与寿命的关系，初步预测了ＴＡ５钛合金的低周疲劳寿命。结果表明，塑性变形是造成ＴＡ５合金疲劳损伤的根本原因；通过试验求得的该材料的应变与寿命关系曲线其对数方程为一直线ε_ｔ＝０．０２８８Ｎ~（－０．１９９７）（其中相关系数ｒ＝０．９９１４．标准差Ｓ＝０．２１５３）；ＴＡ５钛合金具有循环软化的特性；其低周疲劳断口具有明显的挤压条纹特征。     

ZL101铝合金低周疲劳行为研究

研究了ZL101-T6铝合金的拉压低周疲劳行为,并重点分析了疲劳裂纹在材料中萌生与扩展的过程。通过扫描电镜和金相显微镜的观察分析表明:共晶硅相的断裂是材料低周疲劳裂纹萌生的主要方式,硅颗粒断裂的数量随疲劳循环周次的增加而增加,应变幅值的增加加快了硅颗粒的断裂速率,使疲劳裂纹的萌生速率加快;疲劳裂纹在循环初期主要通过断裂硅颗粒的互相连接进行扩展,随疲劳裂纹的长大,裂纹可穿过铝基体连接形成主裂纹并导致材料破坏,穿晶断裂为最终断裂的主要特征。     

1100 MPa级高强钢的低周疲劳行为

研究了在对称应变控制条件下1100 MPa级调质态高强钢的低周疲劳性能,借助OM、SEM、TEM等手段对高强钢在低周疲劳载荷下的微观组织、断口形貌、裂纹扩展特性、夹杂物形态等进行了研究。结果表明,调质态1100 MPa高强钢具有优异的低周疲劳性能,主要有2个原因:一是由于夹杂物形态为近圆形,直径为2～5μm,低于夹杂物引起疲劳裂纹萌生的临界尺寸,裂纹萌生于试样表面,提高了疲劳裂纹萌生寿命;二是原奥氏体晶界、马氏体板条包/束界、夹杂物/孔洞都会诱导裂纹偏转,使裂纹走向曲折,降低了裂纹扩展速率,提高了疲劳裂纹扩展寿命。     

Ti—31合金的低周疲劳性能研究

根据工况的需求研究了魏氏组Ｔｉ－３１合金的低周疲劳性能。结果表明，在循环载荷下，Ｔｉ－３１合金表现出很好的循环稳定性，但它是循环软化材料。其裂纹萌生于α与β相界和α板条内，裂纹扩展区内有大量二次裂纹生成。同时还回归出Ｔｉ－３１合金的低周疲劳寿命公式，并指出其过渡寿命ＮＴ为５５６次。比较了具有相同显微魏氏组织的Ｔｉ－３１合金与ＩＭＩ８２９钛合金的低周疲劳性能，二者性能相当。     

TA5钛合金板材低周疲劳断口分析

为提高对ＴＡ５钛合金板材低周疲劳断口形态及其形成原因的认识,为其结构疲劳安全设计及可靠性分析提供科学依据,使用ＴＭ－３５Ｃ扫描电镜和ＰＶ－９１００Ｘ射线能谱仪进行断口形貌观察和分析,依次观察了疲劳源区、扩展区、瞬断区形貌。     

Q345R钢低周超低周疲劳性能研究

从压力容器的实际工况和抗震安全性设计出发,对Q345R钢进行低周、超低周疲劳试验。在MTS-809疲劳试验机上进行试验,采用轴向恒应变控制方法;获得其典型迟滞回线及低周、超低周循环应力-应变曲线,与拉伸应力-应变关系比较得出Q345R钢为循环硬化材料;开展回归分析,确定了材料的疲劳特性参数及应变-寿命曲线。为压力容器抗震设计、疲劳寿命预测提供依据。     

一种镍基高温合金的低周疲劳性能

研究了一种镍基高温合金在不同温度下的低周疲劳性能,分析了疲劳断口。结果表明,该合金循环应力响应行为表现出对温度和外加总应变幅很强的依赖关系,不同的循环应力响应行为可归因于位错、强化相和合金元素间复杂的交互作用。合金疲劳寿命与温度、外加总应变幅、氧化损伤程度有关。疲劳断裂行为受外加应变幅和氧化影响很大。     

几种钢焊接接头低周腐蚀疲劳dα／dN方程

通过Ａ５３７、Ａ１３１，Ｅ３６和１５ＭｎＮｉ几种钢焊接接头进行在海水和空气中的疲劳试验。在双对数ｌｏｇｄａ／ｄＮ，ｌｏｇΔＫ和ｌｏｇｄａ／ｄＮ，ｌｏｇΔＪ坐标图上，用一条或两条直线二拟合试验数据，因而得到ｄａ／ｄＮ＝ｃ（ΔＫ）￣ｍ和ｄａ／ｄＮ＝Ａ（ΔＪ）￣ｎ（或ｄａ／ｄＮ＝Ｂ（ΔＪｅ）￣β；ｄａ／ｄＮ＝Ｄ（ΔＪ＿ｐ）￣γ）拟合方程式。用Ｆ检验和其他方法去评价拟合曲线，表明该统计结果的拟合是比较精确的，所得上述方程在工程应用是合理的和可行的。     

中碳钢的低周疲劳寿命与塑性应变能

本文研究了中碳钢的低周疲劳寿命与塑性应变能之间的关系。结果表明,对于45钢拉压疲劳N_f=(W_f/ΔW)~(1/a)35钢扭转疲劳N_f=(U_f/ΔU)~(1/b)累积损伤规律∑(n_i/N_(if))~c=1     

灰铸铁HT250的低周疲劳行为

研究了取样于汽车发动机缸体上的HT250灰铸铁的常温低周疲劳行为。对循环应力-应变和应变-疲劳寿命数据进行了分析,给出了该材料在常温下的疲劳参数。循环应力响应行为表明,HT250灰铸铁在较小应变幅下经历初期循环硬化、循环软化、断裂;而较大应变幅下几乎无硬化阶段,循环软化至断裂,原因在于循环形变过程中位错之间以及位错与石墨、夹杂物之间的相互作用。疲劳断口分析表明:疲劳裂纹萌生于片状石墨尖端,夹杂物及局部软点,且沿石墨扩展;疲劳断裂的方式是准解理脆断和沿晶断裂的复合机制,断口有解理面和二次裂纹,并存在韧性断裂特征;断口附近的气孔、夹杂等铸造缺陷较多,部分石墨片互相连接成网状,导致局部区域强度降低,促进失效。     

应变幅对第二代镍基单晶高温合金DD11在980℃条件下低周疲劳性能的影响

通过对第二代镍基单晶高温合金DD11在980℃条件下的低周疲劳性能测试及表征,研究了在不同应变幅(△ε/2=0.5~1.2%)对循环应力响应行为和断裂模式的影响。建立了显微组织演变和疲劳行为之间的联系。实验结果表明,该合金发生了循环软化行为并且随着应变幅的提高,循环软化程度降低。γ"的粗化以及垂直于加载轴方向的γ通道加宽有利于位错运动的进行,因此造成了循环软化。当应变幅为0.5%时,位错回复也是造成循环软化的原因。随着应变幅增加至0.8%后,γ"的粗化以及垂直于加载轴方向的γ通道加宽程度降低,位错在两相界面上发生了塞积,造成了循环软化程度的降低。疲劳失效模式从扩展区的正断模式转变为了瞬断区的剪切断裂模式。本研究有利于建立单晶高温合金涡轮叶片疲劳失效模式、循环应力响应行为和组织三者的关系,对涡轮叶片的设计使用具有一定的指导意义。     

汽车稳定杆用55Cr3弹簧钢的低周疲劳性能

从汽车稳定杆用钢的实际应用需求出发,采用轴向应变控制方法,应变循环比R为-1,试验频率为0.1～1.0 Hz,疲劳试验加载波形为三角波,轴向总应变幅范围设定为0.35％～1.2％,测试了55Cr3弹簧钢低周疲劳性能,并对试验数据进行拟合计算,得到55Cr3弹簧钢的循环应力-应变曲线、应变-寿命曲线和过渡疲劳寿命;通过拟...     

TC17合金低周疲劳性能与低周疲劳断口形貌

研究了不同温度下TC17合金低周疲劳性能和断口形貌,确定了不同温度下合金低周疲劳曲线的数学表达式,分析了合金棒材低周疲劳断口形貌特征.     

铸造钛合金ZTC4不同应变比下的低周疲劳行为

采用岛津液压伺服疲劳试验机研究了铸造钛合金ZTC4在不同应变比下(R=-1、0.06和0.5)的低周疲劳行为。对比分析了不同应变比下应力-应变迟滞回线、循环应力响应曲线以及疲劳寿命的差异,并采用SWT模型和Walker等效应变模型对不同应变比下的试验结果进行表征。结果表明:在200℃时,应变比为-1时,迟滞回线基本以原点对称,且随着应变水平的增大,迟滞回线包围的面积呈上升趋势;应变比为0.06和0.5时,滞后环沿坐标轴发生了平移,且随着应变水平的降低,迟滞回线沿拉应力的方向移动;不同应变比下合金的循环疲劳寿命相差甚微,SWT模型和Walker等效应变模型能很好的表征材料不同应变比下的疲劳试验结果,精度在±2倍的分散带内。     

汽车稳定杆用55Cr3弹簧钢的低周疲劳性能

从汽车稳定杆用钢的实际应用需求出发，采用轴向应变控制方法，应变循环比R为-1，试验频率为0.1~1.0 Hz，疲劳试验加载波形为三角波，轴向总应变幅范围设定为0.35%~1.2%，测试了55Cr3弹簧钢低周疲劳性能，并对试验数据进行拟合计算，得到55Cr3弹簧钢的循环应力 应变曲线、应变 寿命曲线和过渡疲劳寿命；通过拟合Basquin和Coffin Manson公式，获得了55Cr3弹簧钢的低周疲劳寿命预测公式，拟合R2值大于0.9。通过疲劳断口分析，55Cr3弹簧钢断裂起源于试样表面，且存在多处裂纹源，裂纹共同向内扩展，最后快速断裂。