高压涡轮盘榫齿裂纹分析

对某发动机涡轮盘的榫齿裂纹断口、材质和受力进行综合分析,结果表明,榫齿裂纹为起始应力较大的疲劳裂纹,盘片材料热膨胀不协调以及存在叶片共振是导致涡轮盘榫齿裂纹的主要原因。另外,GH2036材料在高温燃气环境易发生沿晶腐蚀,是导致涡轮盘提前失效的诱发因素。     

45钢滚杠轴断裂失效分析

通过对轴的断口进行宏观检查、微观形貌分析,对轴的化学成分、金相组织、力学性能进行对比分析。结果表明,轴发生旋转弯曲疲劳断裂的主要原因为材质中颗粒夹杂物的存在降低了零件的机械疲劳极限强度。轴的倒角处承受较大的高频交变应力,容易在表面颗粒夹杂和加工缺陷处形成微裂纹,同时表面夹杂颗粒容易引发环境应力腐蚀,形成裂纹源,夹杂颗粒的存在也将加速疲劳裂纹的扩展。材料的热处理工艺欠佳,使得轴在交变载荷的作用下,力学性能不能满足设计要求。     

某螺纹连接副服役失效原因分析

某螺纹连接副在使用过程中发生断裂失效,通过对故障件化学成分、断口、显微组织、硬度等进行分析检测,结果表明,螺栓断裂形式为疲劳断裂,裂纹源位于表面.形成裂纹根本原因为产品表面氧化处理时,腐蚀过度,使螺纹表面形成点腐蚀,机车运行时,在交变载荷的作用下,最终疲劳断裂.     

CO_2-Cl~-共存腐蚀介质中油管钢腐蚀疲劳裂纹扩展性能研究

油管服役环境中常存在Cl~-、CO_2等腐蚀性介质,它们会导致油管壁面产生点蚀坑。这些点蚀坑成为受交变载荷油管发生疲劳损伤的疲劳源。以现场用油管钢13Cr为研究对象,选取CO_2-Cl~-腐蚀介质为环境工况,在标准CT试样上进行腐蚀疲劳裂纹扩展实验。分别测量大气环境下、含有Cl~-溶液中及含有CO_2-Cl~-共存环境下的油管钢13Cr的腐蚀疲劳裂纹扩展速率。对比分析这三种腐蚀工况下油管钢13Cr疲劳裂纹扩展速率的变化规律。结合断口形貌分析,探索CO_2-Cl~-共存腐蚀介质中,油管钢13Cr的腐蚀疲劳失效机理。     

某重载车辆悬挂系统压簧断裂失效分析

对某重载车辆悬挂系统断裂压簧进行了宏/微观断口形貌观察、理化检测、工艺分析和服役环境综合分析,找出了该压簧发生断裂的原因。研究发现,由于采用了支撑圈与第一工作圈相接触的设计形式,服役中两圈接触、碰撞导致磨损,从而使簧丝磷化膜和漆层脱落,造成簧丝表面腐蚀并形成腐蚀坑。腐蚀坑引起的应力集中诱发了疲劳裂纹萌生,并在最大主应力作用下沿垂直主应力方向不断扩展,最终导致压簧的正应力断裂。最后提出了避免发生此类失效的建议。     

腐蚀对新型高强度铝合金疲劳裂纹萌生机制及扩展行为的作用

根据编制的某机场环境加速试验谱,通过腐蚀试验模拟飞机服役过程中遭受的潮湿空气、盐雾、二氧化硫、酸雨和干/湿交变等严酷条件的侵蚀作用,采用飞机主承力结构新型高强度铝合金7B04-T74,制备单边缺口拉伸(Single edge notch tension, SENT)试样进行预腐蚀和疲劳试验,分析不同程度腐蚀损伤对疲劳裂纹萌生、裂纹扩展行为和疲劳寿命的影响,揭示腐蚀对裂纹萌生及扩展行为的作用机理。结果表明,在腐蚀初期,疲劳裂纹萌生源主要为单个蚀孔,裂纹扩展路径较为平直;随着腐蚀程度的加重,在多个蚀孔处同时萌生多条小疲劳裂纹,萌生疲劳裂纹的蚀孔具有隧道效应,扩展路径不规则,形成“之”字形裂纹;疲劳裂纹萌生机制是材料第二相与腐蚀损伤之间相互竞争的结果;腐蚀导致疲劳寿命显著降低,尤其是裂纹萌生寿命,腐蚀12年试验件裂纹萌生寿命仅为未腐蚀试验件裂纹萌生寿命的2.2%。     

钻杆管体刺漏原因分析

通过钻杆刺缝宏观形貌、断口微观形貌观察及EDS谱分析,结合钻杆材料的力学性能、化学成分和显微组织分析,对尺寸为127mm×9.19mm的G105钢级钻杆管体的刺漏原因进行了分析。结果表明:该钻杆刺漏属于早期腐蚀疲劳开裂;钻杆外壁表面受到井下弱酸性液体的腐蚀而存在多个腐蚀坑,腐蚀坑底部易产生应力集中,在交变应力的作用下,多条裂纹分别在腐蚀坑底快速萌生;钻柱在钻进的过程中存在跳钻及钻柱组合结构中严重的截面突变,加速了该钻杆疲劳裂纹的扩展;这些疲劳裂纹不断扩展,当其中一条裂纹穿透管壁时,钻杆便发生刺漏。     

汽车轮胎螺栓失效分析

汽车轮胎螺栓断裂,通过化学成分分析、断口宏观和微观及能谱分析、金相分析、硬度分析,对其断裂原因进行了分析.结果表明:断裂螺栓原材料表面的小折叠或小裂纹缺陷由于酸洗形成腐蚀坑,螺栓在服役过程中,由于受到较大应力,从应力集中的螺纹牙底腐蚀坑萌生裂纹,裂纹不断扩展导致疲劳断裂.     

基于磁记忆检测的服役铁磁零件剩余寿命预测

服役零件疲劳寿命的预测与评估是装备高质量运行的前提。为准确预测服役零件的剩余寿命,基于磁记忆检测方法探索影响零件剩余寿命的参数,建立剩余寿命预测的新方法。以汽车车桥桥壳为对象,通过ABAQUS对服役零件进行疲劳寿命模拟分析,识别零件的疲劳危险区域;借助金属磁记忆检测技术和断裂力学理论,提取零件疲劳危险区中表征疲劳损伤程度的裂纹长度、应力强度因子、磁记忆信号法向分量梯度最大值、应力集中度等作为参数;引入支持向量机(SVM)理论,建立零件的剩余寿命预测模型。结果表明:SVM模型具有较高的预测精度,预测值与疲劳试验实测剩余寿命值相比误差不超过10%;预测精度同时受到零件损伤程度、训练样本数量、载荷大小和输入特征参数等的影响;建立的方法能够有效应用于低载荷高周疲劳下的桥壳等服役零件的剩余寿命预测。     

钢箱梁焊缝疲劳裂纹原因分析与维护技术研究

本文根据钢箱梁的实际使用环境,简单总结钢箱梁服役过程中的常见问题。针对钢箱梁使用过程中疲劳裂纹从制造环节、使用环境分析钢箱梁疲劳裂纹的产生原因。同时,分析现有疲劳裂纹检测方法的适用环境和局限性,并提出钢箱梁疲劳裂纹的检修方法。     

重载传动齿轮失效模式分析

通过对履带式车辆重载传动齿轮在服役过程中常见的失效模式进行讨论,从齿轮弯曲疲劳、齿面接触疲劳和齿面磨损3种主要失效模式的失效机理进行了分析,明确了齿根和齿面更易出现损伤,裂纹扩展导致齿轮失效,导致传动装置失效,造成车辆出现故障无法行驶。阐述了喷丸和超声滚压等表面残余应力控制技术作用于齿轮的强化机理,残余压应力能够有效降低促使裂纹扩展的拉应力,明确了成熟稳定的喷丸和超声滚压设备及体系化的工艺设计,能够保证重载传动齿轮表面强化的工业化批量生产。     

汽车自动调整臂壳体失效原因分析

进行台架试验时,若干件自动调整臂壳体发生开裂现象。为了分析壳体开裂原因,实验室随机抽取了3件带裂纹壳体零件进行了宏观观察、断口分析、金相检查、硬度检查、化学分析等。结果发现：失效零件工作环境存在周期性循环载荷作用,致使在调整臂壳体壁厚较薄处优先萌生疲劳裂纹,并扩展至零件彻底失效。检查发现,在裂纹源区外壁存在严重磨损,磨损不仅破坏了材料表面完整性,还使壁厚进一步减薄,降低了零件的抗疲劳强度。通过优化系统配合度,减小磨损,提高自身抗疲劳强度及表面耐磨性,可以有效控制此类故障的发生。     

应力集中和表面完整性对平尾大轴抗疲劳性能的影响

某型飞机平尾轴在进行台架试验时发生断裂,失效分析表明,该轴的断裂性质为疲劳断裂,裂纹起源于大轴筒体内腔变截面过渡圆弧根部的加工刀痕谷底。通过对大轴进行扫描电镜观察分析,发现使用过的旧大轴内表面存在10～16 μm厚的“疏松”层,疏松层内有较多的疲劳微裂纹和孔洞,该“疏松”层是大轴服役中氧化腐蚀和疲劳损伤所形成的。“疏松”层的存在破坏了大轴的表面完整性,降低了大轴材料的抗疲劳性能。有限元建模分析表明,变截面台阶造成的结构应力集中和粗糙加工刀痕形成的附加应力集中是造成大轴疲劳断裂的力学因素,两种应力集中因素的联合作用降低了大轴的疲劳寿命,导致大轴在变截面过渡圆弧根部的加工刀痕谷底萌生疲劳裂纹。综合分析表明,大轴内表面“疏松”层的存在以及变截面台阶造成的结构应力集中和粗糙加工刀痕形成的附加应力集中是大轴发生疲劳断裂的主要原因。     

乘用车行李厢盖扭杆失效分析

为解决某车型软工装交样阶段中行李厢盖扭杆断裂的问题,利用OES光谱仪、扫描电子显微镜、光学显微镜和硬度计等技术手段检测失效扭杆的化学成分、宏观断口形貌、微观组织和金相组织。分析结果表明,扭杆断裂属于早期疲劳断裂失效;失效原因是在扭杆成形过程中,扭杆表面存在较为严重的工装压痕缺陷,形成表面裂纹源,在扭转应力作用下,裂纹扩展,最终发生断裂。     

液压泵柱塞弹簧断裂失效分析

某型液压泵上1Cr18Ni9不锈钢柱塞弹簧在工作4 h后断裂成4段;采用宏观分析、断口微观形貌分析、金相检查、硬度和渗氮层厚度测量等手段对弹簧断裂性质和原因进行了分析。结果表明:弹簧断裂性质为疲劳断裂,断裂起源于弹簧内侧的一表面轴向裂纹;该轴向裂纹产生于不锈钢丝的拉拔过程中,在使用环境下发生应力腐蚀,促进了裂纹的扩展,最终使弹簧在油压循环应力作用下发生疲劳断裂。     

高锰钢铁路辙叉表面龟裂剥落机理分析

高锰钢铁路辙叉在使用过程中因心轨表面龟裂剥落而提前失效,对其进行了扫描电镜观察和能谱仪测试分析。结果表明:断口中的夹杂物为Al2O3或[Al2O3].(CaO)x等;在表面裂纹的断口微观组织中有大量的致密疲劳辉纹和泥状腐蚀形貌,次表面裂纹断口也有疲劳辉纹,表明辙叉表面的剥落掉块为表面的腐蚀疲劳和次表面的接触疲劳所致。疲劳裂纹往往从氧化铝、氧化钙等颗粒状夹杂物或组织不均匀处萌生,表面裂纹与切应力成锐角向表层下扩展,次表面裂纹斜向表面扩展,当表面裂纹与次表面裂纹相互连接时,被裂纹包围的金属块即产生剥落,形成剥落坑。     

16MnR钢在含H2S液化石油气中服役后性能的变化

对未使用过的和在液化石油气环境中服役多年的16MnR钢的化学成分、力学性能和耐腐蚀性进行了对比研究。结果表明：服役过旧材料的化学成分没有发生明显变化,但力学性能有一定程度降低。在含有高浓度H2S的改性NACE溶液中,两种材料的全面腐蚀速率均较低,但新材料表面出现鼓泡而旧材料出现大量裂纹。     

受油器操作油管螺栓断裂失效分析

针对水轮发电机组受油器操作油管螺栓断裂失效,采用断口宏观分析、硬度检测分析、显微组织分析、化学分析等方法,对其进行检验和分析,查找原因。结果表明:该操作油管螺栓均为疲劳断裂,即由于运行过程中受到拉伸和剪切应力的作用,在应力集中的螺栓头肩部R角表面先生成微裂纹,微裂纹的产生形成了疲劳源,加上操作油管螺栓服役期间受交变载荷作用,导致裂纹不断发展,最终造成螺栓疲劳断裂。     

预腐蚀7A09铝合金腐蚀坑处萌生疲劳裂纹扩展深度的估算

含初始缺陷铝合金结构的寿命评估方法大多需要用到裂纹扩展深度这一难以直接测得的参数,为了找到其与表面裂纹长度之间的关系,对预腐蚀7A09铝合金进行疲劳试验,并利用扫描电镜结合能谱仪进行疲劳断口分析,发现了腐蚀坑处萌生裂纹沿着深度方向的扩展规律。结果表明:7A09铝合金的疲劳断口多呈脆性断裂特征,富集的增强相反而会成为脆性相,降低材料的塑性变形能力;对于单一裂纹源主导的疲劳断裂,其内部扩展深度与表面裂纹长度之间存在线性关系,通过检测构件中裂纹的表面长度可以获得其扩展深度,对于结构剩余寿命的估算具有参考价值;对于多源疲劳,裂纹扩展长度与深度间无确定的关系。。     

抽油杆断裂的原因分析

抽油杆在井下服役过程中发生早起断裂。进行了宏观分析、化学成分分析、硬度检测和显微组织分析、扫描分析及能谱分析,结果表明。抽油杆断裂失效是由油田腐蚀介质、服役过程中周期循环的工作应力和锻造局部加热残留的残余应力共同作用而产生的腐蚀疲劳断裂。