巨型压机C型机架的疲劳寿命预测研究

针对循环拉伸载荷下光滑件的尺寸效应不显著和大型零件难于进行原型疲劳试验,给出了利用小试样试验去预测大型零件疲劳寿命的分析方法。首先,基于疲劳模拟试验建立模拟缩比模型,引入缺口试样尺寸系数。其次,引入表征尺寸变化对疲劳性能影响的特征参量,利用两种材料(45钢,Q235)的几何相似试样(K_t=2,K_t=3)疲劳寿命试验结果,获得缺口试样尺寸系数经验公式。同时兼顾尺寸、应力集中和表面状况之间的相互影响,建立了拉伸载荷下的疲劳综合修正系数模型,并用一算例验证了其有效性。最后,在名义应力法的基础上,应用该模型对大型C型板材料的S-N曲线进行修正,成功地预测出C型板的疲劳寿命。该方法符合实际情况,使疲劳寿命估算更合理,可用于评估拉伸作用下的大型零件疲劳评估。     

压气机叶片腐蚀条件下振动疲劳寿命分析

为了探究压气机叶片结构在腐蚀环境下振动疲劳寿命变化规律,依据实际工况特点,研究预腐蚀对叶片结构振动疲劳行为的影响。以试验结果为基础,建立基于腐蚀影响系数曲线（C-T曲线）的振动疲劳寿命关系式。结果表明:构建的腐蚀影响系数曲线能较准确地描述压气机叶片预腐蚀后疲劳寿命的变化规律,具有良好的适用性;采用幂函数式的腐蚀影响系数曲线计算结果精度相对较高,用其对15个当量日历年限下的压气机叶片进行对数疲劳寿命评估预测,其对数疲劳寿命降低约28%。     

基于增强相分布均匀性的颗粒增强铝基复合材料的强化机制（英文）

提出一种用于描述颗粒增强铝基复合材料屈服强度的综合强化模型。基于复合材料显微组织及压缩力学性能检测,对铝基复合材料的强化机制进行研究。为了精确地描述增强相分布均匀性和不同位错强化机制间的协同关系对强化效果的影响,在综合强化模型中引入颗粒分布均匀性因子u和协同系数f_c。结果表明,本研究提出的综合强化模型预测结果与实验结果吻合很好,可以精确地描述Al_3Ti/2024 Al复合材料的屈服强度,理论与实验误差小于1.2%,其预测精度远高于现有综合强化模型的预测精度。该模型也可适用于预测具有不同比例增强相的Al_3Ti/2024 Al复合材料的屈服强度。     

铝基金刚石复合材料热性能的数值模拟与实验验证

利用有限元软件建立铝基金刚石复合材料的代表性体积单元,研究了不同的金刚石体积分数及粒径对铝基金刚石复合材料导热系数和热膨胀系数的影响.同时采用挤压铸造的方式制备出各种铝基金刚石复合材料样件,并测量出其导热系数和热膨胀系数,将有限元模拟结果与实验结果进行了对比验证.结果表明:有限元模拟结果与实验结果吻合较好;当金刚石粒径...     

铝基复合材料的腐蚀与防护研究现状

对Cf/Al、SiC/Al、Al2O3/Al三种铝基复合材料的腐蚀研究现状和防护方法进行了讨论.Cf/Al复合材料以电偶腐蚀为主.SiC/Al 复合材料的腐蚀多发生在碳化硅纤维和铝基体的界面处,其原因是界面处的缝隙容易导致孔蚀和缝隙腐蚀,并最终可能造成表面剥层.Al2O3是绝缘体,与Al不存在电偶腐蚀,同SiC/Al和C/Al等相比具有更高的耐腐蚀性.目前提高铝基复合材料的防腐蚀性能的方法,主要包括铝基复合材料表面阳极氧化防护膜、表面化学钝化防护膜、其他表面涂镀层、增强体表面涂层、基体合金化等.最后展望铝基复合材料腐蚀与防护的研究和发展.     

晶须对铝基复合材料应力腐蚀开裂行为的影响

采用双悬臂梁试验,研究了碳化硅晶须增强纯铝基及碳化硅晶须增强2024铝基复合材料和2024铝合金在3．5％NaCl溶液中的应力腐蚀（SCC）开裂行为,探讨了晶须对复合材料应力腐蚀开裂行为的影响。结果表明,晶须的存在改变了材料的应力腐蚀特性,晶须在复合材料应力腐蚀开裂过程中具有促进和阻碍应力腐蚀裂纹扩展的双重作用。     

SiC颗粒增强铝基复合材料缺陷的无损检测

针对粉末冶金工艺生产的挤压态SiC颗粒增强铝基复合材料(SiC_p/Al),对其超声检测检出的典型缺陷开展了X射线照相检测和工业CT检测试验,并进行金相解剖,得到了典型缺陷的无损检测显示特征,对比分析了缺陷实际尺寸与不同无损检测方法定量结果的差异。结果表明,SiC颗粒团聚是SiC_p/Al复合材料中的主要缺陷形式之一,工业CT检测的定量结果更接近缺陷实际尺寸,超声检测定量结果仍存在一定误差。分析结果对于颗粒增强铝基复合材料制件的质量控制具有一定参考意义。     

原位生成Al2O3、TiB2和Al3Ti/Al复合材料的热循环行为

本文研究了Al-TiO2-B系原位生成Al2O3、TiB2和Al3Ti/Al颗粒增强铝基复合材料的热循环行为，研究结果表明了纯铝及B／TiO2摩尔比分别为0、1和2的颗粒增强铝基复合材料的热循环行为具有以下结果，纯铝和复合材料热循环后均产生了残余应变和滞后环；Al-TiO2-B系列复合材料热循环应变的各项指标均比纯铝基体大大降低，且具有较小的内耗功和较好的热稳定性，可以预测其具有较高的热疲劳寿命，热循环曲线能很好的评估复合材料在温度循环变化的环境中工作时的热稳定性和热疲劳。     

铝基复合材料的腐蚀研究现状

总结了近年来铝基复合材料腐蚀研究的有关文献,分析了碳化硅,碳纤维,三氧化二铝和硼纤维等增强物对铝金属基体腐蚀的影响,一般而言,铝基复合材料比基体铝合金更容易产生腐蚀。     

7×××航空铝合金盐水环境疲劳性能研究

通过不同取样方向(L向与L-T向)的7×××铝合金光滑试样(Kt=1)与缺口试样(Kt=3)在盐水环境中进行疲劳试验,得到了不同取向方向及应力集中系数的中值疲劳寿命对比曲线,研究了不同取样方向及应力集中系数对7×××铝合金盐水环境疲劳性能的影响。结果表明:取样方向与应力集中系数对盐水环境下预腐蚀试样的疲劳寿命有显著影响,同取样方向时,光滑试样的疲劳性能总体强于缺口试样的,L向光滑试样比缺口试样的疲劳极限高81.9%,L-T向光滑试样比缺口试样的疲劳极限高55.8%;同应力集中系数时,L向试样疲劳性能总体强于L-T向的,L向的光滑试样比L-T向的疲劳极限高28.1%,L向的缺口试样比L-T向的疲劳极限高9.7%。     

含缺陷的TB6钛合金疲劳性能研究和强度评估

为研究航空钛合金TB6在服役过程中因制造缺陷、外物损伤等导致的疲劳失效,通过对光滑试样和含不同尺寸表面缺陷试样开展高周疲劳试验研究,分析了缺陷尺寸对试样高周疲劳性能的影响,并分别使用基于缺口敏感性的Peterson公式和基于断裂力学的修正Murakami疲劳极限预测公式评估带缺陷试样的疲劳极限。结果表明:缺陷会导致钛合金的疲劳性能下降,且下降程度随着缺陷尺寸的增加而增大;光滑试样裂纹萌生于试样表面且为单裂纹源,缺陷试样裂纹萌生于缺陷处且为多裂纹源;基于Peterson公式预测的疲劳极限偏差较大,而修正后的Murakami公式可较准确预测TB6钛合金缺陷试样的疲劳极限。     

铝基复合材料无损检测研究进展

介绍了铝基复合材料的基本性能、应用情况以及缺陷类型,分析了缺陷产生的原因以及缺陷对铝基复合材料性能的影响,对各种无损检测技术在该领域的适用特点进行了比较,综述了液体渗透法、超声波检测法、射线检测法在铝基复合材料无损检测中的实际应用。     

巨型压机C型机架的尺寸系数计算

为了获取巨型压机C型机架的尺寸系数,基于TCD(The Critical Distance)理论给出了缺口试样尺寸系数的有限元计算方法。首先,利用精确的有限元分析结果,获取缺口周围的应力场模型,结合材料的疲劳性能参数得出缺口试样尺寸系数;其次,运用该方法计算一系列比例放大后的缺口试样尺寸系数,同时制作出相应的几何试样并进行试验测试其尺寸系数,通过公式计算值与试验测试值的比较证实该方法的有效性。最后,根据疲劳模拟实验原理建立C型机架模拟缩比模型,利用缺口试样尺寸系数计算方法得到压机机架的尺寸系数。该方法为大型结构件的尺寸系数计算提供参考依据。     

退火处理对SiCw／Al复合材料应力腐蚀开裂行为的影响

采用双悬壁梁试验方法,研究了不同温度的退火处理对纯铝基复合材料及ＬＹ１２铝基复合材料应力腐蚀开裂行为的影响,应力测试及透射电镜观察结果表明,不同温度的退火处理通过松驰复合材料的残余应力改变基体的位错组态改善了复合材料的应力腐蚀性。     

预腐蚀铝合金贯穿疲劳裂纹扩展行为的统一表征模型

在环境腐蚀损伤以及疲劳载荷的联合作用下,铝合金结构更容易萌生裂纹,威胁结构安全。腐蚀疲劳短裂纹扩展行为与长裂纹扩展行为差别很大,而且往往短裂纹阶段占据构件疲劳寿命的90%以上。通过对线弹性裂纹扩展模型进行修正,得到了预腐蚀弹塑性裂纹扩展表征模型,并对LD2铝合金进行预腐蚀疲劳验证性试验。结果表明,改进后的模型能够统一地表征预腐蚀弹塑性短裂纹和线弹性长裂纹的扩展行为,对于铝合金构件的腐蚀疲劳寿命预测和损伤容限评估具有重要的参考价值。     

缝合复合材料层合板疲劳寿命预测

复合材料层合板疲劳损伤机理和寿命预测是关系到现代航空结构损伤容限设计的关键问题。通过对复合材料层合板疲劳损伤特征研究,从应变等效性出发,结合经典刚度降法,建立层合板疲劳寿命预测两阶段宏观唯象模型,弥补了经典刚度降法和S-N曲线模型的不足。应用此模型对新型的缝合复合材料层合板进行了相关分析与研究,并将预测结果与试验结果进行了对比。结果表明,所建立的疲劳寿命预测模型结果与试验结果吻合良好,可为缝合复合材料的失效分析与工程应用奠定一定的理论基础。     

轴向加载条件下中碳钢疲劳缺口系数的研究

研究了中碳钢在轴向超低周疲劳载荷下的疲劳缺口系数问题,借助平均应力模型、断裂力学模型、场强法模型并与实验结果进行对比,提出一个新的中碳钢疲劳缺口系数计算公式,即中碳钢在轴向疲劳加载条件下弹塑性疲劳缺口系数的计算公式.该公式与传统的疲劳缺口系数计算公式相比,具有简单、精确的特点,可供疲劳设计时使用.     

搅拌摩擦加工碳纳米管增强7075铝基复合材料的疲劳性能

采用搅拌摩擦加工方法制备了碳纳米管增强7075铝基复合材料,研究了复合材料显微组织和疲劳性能。结果表明:复合材料晶粒细小,增强相碳纳米管在基体中分散均匀。随碳纳米管体积分数的增加,碳纳米管在基体中的分散程度降低。复合材料的疲劳性能高于基材,且随着碳纳米管含量的增加,复合材料的疲劳性能逐渐提高,但发现其抗拉强度呈现逐渐减小的趋势。复合材料中存在少量的大尺寸金属间化合物、非金属夹杂、片状氧化物等缺陷对复合材料的疲劳性能造成不利影响。     

含缩松缺陷的柴油机机身材料疲劳性能研究

在含缩松缺陷的材料疲劳试验的基础上,对缩松结构的疲劳寿命的表征方法和疲劳寿命的预估进行了研究。综合考虑缺陷面积、位置和外加载荷的影响,使用扫描电镜分析计算得到了缩松缺陷的应力强度因子变化值。建立了应力强度因子和缺陷结构疲劳寿命之间的相互关系。结果表明,缩松的应力强度因子变化值可表征其疲劳寿命,二者成幂指数函数关系。反推得到了缩松缺陷的当量初始裂纹长度,建立了缺陷应力强度因子变化与当量初始裂纹之间的关系。进一步建立了基于应力强度因子变化的疲劳寿命预测方法,为含缩松缺陷结构的疲劳寿命预估提供依据。     

GH4169合金拘束相关的疲劳裂纹萌生寿命

以GH4169镍基高温合金为研究对象,基于低周疲劳率相关的晶体塑性本构,引入累积能量耗散和累积塑性滑移2种疲劳指示因子作为疲劳裂纹萌生判据,对不同微缺口深度和长度下的疲劳裂纹萌生寿命进行研究。并基于统一拘束参数Ap,进一步考察拘束与疲劳裂纹萌生寿命的关联。结果表明：2种疲劳指示因子均可较好地预测疲劳裂纹萌生寿命。随着微缺口深度的增加,疲劳裂纹萌生寿命逐渐减少;随着微缺口长度的增加,疲劳裂纹萌生寿命逐渐增加。在不同的微缺口深度和长度下,疲劳裂纹萌生寿命均与(A_p)^1/2存在线性关系。可以根据该线性关系,确定拘束相关的疲劳裂纹萌生寿命。