一些机械工程材料的△K_(th)值

一、前言许多机械工程材料构件都在疲劳载荷条件下服役。由于铸造、锻造、焊接、热处理以及加工等原因,这些材料的表面或内部不可避免地存在着缺陷或裂纹。大量的疲劳裂纹扩展试验表明,当应力强度低于某一数值时,裂纹始终不扩展或扩展极其缓慢。人们把这个数值定义为界限应力强度系数幅度ΔK_(th9)即通常所说的门槛值。ΔK_(th)与工作应力幅Δ_σ、初始缺陷和裂纹形状因子f(y)之间建立了如下的关系:     

疲劳裂纹扩展的门槛值的确定方法及其影响因素

疲劳裂纹扩展的大量研究和试验表明,对于存在一定尺寸裂纹或缺陷的材料和构件,并非在任意交变应力幅值下裂纹都是扩展的,只有当裂纹尖端的应力强度因子达到或超过某一值时,裂纹才会在交变应力的作用下     

钛合金典型结构细节原始疲劳质量分析

针对飞机结构中常用的钛合金典型结构细节,采用原始疲劳质量方法对其耐久性进行了分析.首先完成了钛合金典型结构细节在3个应力水平下的耐久性试验,通过疲劳断口判读补充了小裂纹扩展数据集,统计获得了各应力水平下的裂纹形成时间TTCI及通用当量初始缺陷尺寸EIFS的概率分布及特征参数.在此基础上,预测了典型结构细节95％可靠度疲...     

疲劳裂纹扩展试验的一种低载截除方法

基于疲劳裂纹扩展门槛值和应力比的关系,提出了一种适用于疲劳裂纹扩展试验的低载截除方法。该方法综合考虑了材料裂纹扩展性能、应力幅值和应力比的影响。用中心裂纹板(M(T))试验件进行了一种飞-续-飞原谱和两种截除谱下的疲劳裂纹扩展试验。截除谱下裂纹扩展寿命与原谱下寿命差别在26%以内,但试验周期最多缩短了78%。试验结果表明,采用提出的方法进行低载截除,可显著缩短试验周期而不改变结构破坏模式,也不明显改变裂纹扩展寿命。     

模拟飞机梁结构连接件疲劳寿命分析

分别采用试验和理论分析的方法对飞机梁结构连接件疲劳寿命进行预测。首先在雨流统计分析的基础上确定了标记载荷,试验结果表明:该种方法能定量地记录裂纹的起裂与扩展过程。然后建立了含有柔—柔接触与预紧力的飞机三维梁结构连接件的有限元模型,有限元模型的计算结果与静力试验结果一致,误差在10%以内。最后分别采用基于有限元的局部应力应变法和数值计算方法,预测了试验件疲劳裂纹的形成寿命。对比分析了这两种方法发现:直接由局部应力应变法得出的裂纹形成寿命偏危险;而基于Femfat的计算可以得出直观的损伤云图和偏保守的裂纹形成寿命,且与试验结果相一致。     

基于累积损伤的金属结构腐蚀疲劳可靠性分析

运用断裂力学方法和逐次循环法计算含初始缺陷金属结构的腐蚀疲劳裂纹扩展寿命;考虑裂纹尺寸、载荷、材料等参数的随机性,基于金属结构裂纹扩展理论,提出了一种以疲劳累积损伤ψ(a2,a1)代替裂纹长度a(N)作为功能函数的腐蚀疲劳可靠性分析方法,建立了等幅载荷谱作用下金属结构基于累积损伤的腐蚀疲劳裂纹扩展可靠性评估模型和基于Monte-Carlo法的可靠度计算方法。结合金属连接件耳片结构进行具体计算,探讨了LY12CZ和30CrMnSiA两种材料腐蚀疲劳可靠性的差异,可为工程设计提供有益参考。     

腐蚀环境对飞机梁结构连接件疲劳寿命和裂纹扩展的影响

借助腐蚀环境谱与疲劳载荷谱交替作用来模拟沿海飞机停放-飞行-停放过程。以飞机梁结构连接件的下壁板为主要研究对象,采用标记载荷法和详细目视检测法监测其裂纹的扩展状况,并采用GE5显微镜观测断口形貌。分析了腐蚀环境对梁结构连接件疲劳寿命与裂纹扩展的影响。试验结果表明:在形成穿透裂纹的初始阶段,试验件受到表面的防护漆以及连接处的密封胶保护,腐蚀环境在该阶段对梁结构连接件的疲劳寿命影响不明显,与非腐蚀试验相比, 该阶段的寿命仅缩短了5.5％;在穿透裂纹的扩展阶段,腐蚀环境加速了穿透裂纹的扩展过程,同时还加剧了穿透裂纹扩展过程的分散性,与非腐蚀试验相比,穿透裂纹的扩展寿命缩短了23.1％。     

连接件振动疲劳寿命分析的名义应力法

提出了采用名义应力法估算振动载荷下连接件疲劳寿命的方法。综合考虑连接件孔边的应力均方根集中程度、孔表面状况和填充系数的影响,给出了连接件在振动载荷激励下的应力均方严重系数,然后结合连接件孔边的动态特性给出了振动疲劳缺口系数的计算公式。设计并完成了两种激励谱下304不锈钢的连接件振动疲劳试验,结果表明该方法可以很好地预测连接件的振动疲劳寿命。     

不同条件下300M钢的疲劳裂纹扩展行为

对300M钢在空气和质量分数3.5%NaCl水溶液中分别进行了疲劳裂纹扩展速率试验,得到了其疲劳裂纹扩展速率-应力强度因子范围曲线,并分别利用Paris公式和Walker公式对曲线进行了拟合;分析了应力比、腐蚀环境、频率对疲劳裂纹扩展速率的影响。结果表明:300M钢的疲劳裂纹扩展速率随应力比的增加而增大;在相同应力比下,300M钢在NaCl水溶液中的疲劳裂纹扩展速率在裂纹扩展前期比在空气中的快,在扩展后期则趋于一致;较低试验频率下300M钢在裂纹扩展前期的疲劳裂纹扩展速率比在较高频率下的快。     

冲击值与金属材料其他力学性能关系的研究

通过试验研究与理论分析,确定缺口应力集中系数,找出缺口应力集中系数和应力强化系数之间的关系;通过40CrMnSiMoA数字化冲击试验数据分析结果,找出冲击值与材料缺口敏感性的关系、冲击裂纹形成功与疲劳裂纹形成寿命之间的关系;从而得出结论:对于高强度和超高强度材料,冲击功值对缺口试样疲劳裂纹形成寿命影响更大,且冲击功值较高的材料比冲击功值较低的材料在等应力条件下疲劳寿命长。     

R圆角细节原始疲劳质量探索研究

总结了Ｒ圆角细节原始疲劳质量研究的探索工作。通过对所设计的典型Ｒ圆角细节试件的耐久性试验，证实了这种新细节（主要考虑Ｒ圆角过渡区对寿命的影响）可以获得断口的ａ～ｔ曲线（ａ为裂纹长度；ｔ为试验的飞行小时数），并通过断口反推得到其原始疲劳质量，为这种新细节的耐久性设计和分析提供了技术基础。     

基于ARM9嵌入式的多功能无损检测仪

介绍一种基于ARM920T核的S3C2410X嵌入式的可用于螺栓、钢球、薄壁管材、小直径棒材和平面钢材等裂纹和缺陷无损检测仪的组成结构、硬件设计及软件编程.可根据不同的检测对象选择不同的传感器,使用不同的算法完成不同材料的表面及近表面的裂纹和缺陷无损检测,该仪器界面简洁,操作方便,具有高精度和高稳定性.     

紧固孔原始疲劳质量控制与制孔技术研究

对飞机结构耐久性和安全性有重要影响的紧固孔原始疲劳质量进行了分析,建立了制孔技术与紧固孔原始疲劳质量的内在联系。提出用满足９５％要求的当量初始裂纹尺寸ａｉ值来定量描述紧固孔原始疲劳质量。给出通过紧固孔原始疲劳质量评定和符合性检查来选择或验证制孔技术的方法。     

Evaluation of the Size and Type of Flaws in a Railhead

The relevance of being able to detect flaws beneath horizontal exfoliations in rails with simultaneous measurement of crack parameters has been shown. Based on the performed research, the authors proposed a new method for revealing transverse cracks (including beneath surface damages) in railheads and evaluating their parameters. The method is based on a multichannel implementation of ultrasonic through-transmission inspection and on processing of the results of layerwise scanning of a tested rail section. Pilot field tests with a new defectoscope that implements the proposed method have shown that the device is capable of revealing the above flaws in railheads, with the measurement error not exceeding 15%.     

基于随机有限元法的结构经济寿命分析

基于随机有限元,将材料和载荷等影响结构疲劳寿命的不确定因素视为随机变量,分别对结构的裂纹形成寿命和裂纹扩展寿命进行可靠性分析.将结构的疲劳寿命看成由裂纹形成寿命和裂纹扩展寿命组成的串联系统,并由此确定结构的检修周期.通过随机有限元得到的分析结果与Monte Carlo模拟结果的比较,表明此方法能给出合理的结构检修周期,具有较强的适用性.     

基于断裂力学的多部位损伤结构的剩余强度分析方法研究

老龄飞机中由于多裂纹的产生将导致结构剩余寿命大幅削减。针对如飞机机舱上布有沿纵向铆钉接头的隔板结构,文中给出一种分析多部位损伤结构剩余强度的方法。裂纹扩展模型是分析的基础,文中对两类(单参量和三参量)扩展模型进行讨论,给出裂纹在增量载荷下萌生与稳定扩展的处理方法。基于Irwin和Dugdale裂尖张开位移模型与Swift准则,给出较为完整的分析多部位损伤(multiple site damage,MSD)结构剩余强度的方法。最后,通过对飞机压力舱上的沿纵向铆钉接头的模拟计算,对文中方法进行验证。由分析结果可知,采用文中方法计算得到的剩余强度值与试验值符合得较好,该方法能较为准确有效地对复杂MSD结构的剩余强度进行分析。     

A nonlinear effect-based ultrasonic flaw detector for detecting cracks

The operation of an ultrasonic flaw detector using a nonlinear modulation method of crack detection that is suitable for effectively testing cracks in wafers is considered. It differs from analogues in the technique of modulation of elastic characteristics of flaws, namely, a sequence of phase-inverted pulses of Lamb waves. The results of testing of an ultrasonic flaw detector intended for detecting model flaws (single cracks and cavities) in wafers are presented.     

基于裂纹闭合解析模型和神经网络理论的疲劳裂纹扩展速率的计算

用裂纹闭合的解析模型作为计算模型,运用神经网络理论对其中的协调方程进行求解,给出了相应的神经网络的结构和参数;对２２１９Ｔ８５１铝合金板材的疲劳裂纹扩展速率的计算进行了数值模拟,与实测结果对比相差很小。计算时间为电路时常数数量级。     

Theoretical foundations of ultrasonic nondestructive testing of multilayer articles manufactured from composites with rubbery coatings: II. Scattering of elastic waves at flaws involving poorly glued joints between plastic layers and between a plastic layer and a rubbery coating

The second part of this study is devoted to the solution of the following problems: (i) excitation of plate modes with a lumped force applied to the plate’s surface, (ii) scattering of a bending wave at a small crack parallel to the plate’s surface, and (iii) scattering at a flaw involving a poorly glued joint between a rubbery coating and a plastic layer. The final formulas and numerical dependences for calculating the parameters of a crack or a cleavage are presented. A mathematical model that describes the scattering of waves by flaws in a multilayer article made from a plastic composite material has been developed.     

SS400钢焊接接头抗断性能的数值评估

SS400钢是一种超细晶粒、超纯净、具有优良综合力学性能的新一代钢铁材料，其焊接结构性能的研究对其推广应用具有重要的意义。文中通过数值分析方法，以SS400母材性能为参照，对其实际焊接接头的抗断裂性能进行评估。采用MARC商用软件，对不同中心贯穿裂纹尺寸的SS400母材及其实际焊接接头拉伸板模型进行三维有限元计算和拉伸过程模拟。焊接方法为脉冲熔化极混合气体保护焊，焊接板的中心裂纹处于焊缝与热影响区之间的熔合区。用作比较的母材板的裂纹尺寸和位置、网格划分、边界条件等与焊接板完全相同。根据计算结果，分析焊接接头力学不均匀性对应力应变场的影响，并依据全面屈服理论对断裂参量CTOD进行分析比较。结果表明，焊接接头的CTOD值均低于同裂纹尺寸的纯母材。因此，该焊接接头拉伸板的抗断性能应优于纯母材。