4Cr5MoSiV1热作模具钢700 ℃的低周疲劳行为

采用轴向应变幅控制的低周疲劳试验研究了总应变幅对4Cr5MoSiV1热作模具钢700 ℃低周疲劳行为的影响,包括循环应力响应行为、循环应力应变行为、循环迟滞回线和应变疲劳寿命行为等。结果表明:随着总应变幅从0.2%增大到0.6%,4Cr5MoSiV1钢在700 ℃时循环应力响应均表现为先循环硬化再循环软化的特性,并且应力幅最大值从220 MPa增大到308 MPa。同时,随着总应变幅的增大,4Cr5MoSiV1钢在700 ℃下的低周疲劳寿命由6750循环周次降低到210循环周次,且其过渡寿命约为1313循环周次。疲劳断口形貌分析结果显示,高温低周疲劳过程中裂纹主要萌生于试样表面处,且随着应变幅增大,裂纹源逐渐增多,疲劳条纹间距变宽,其断裂方式由韧性断裂转变为脆性断裂。透射电镜分析结果显示,循环软化可能与板条结构转变为胞状结构、基体发生位错湮灭、碳化物的析出和粗化有关。      

TC4ELI钛合金低周疲劳性能研究

研究了具有网篮组织的TC4ELI钛合金材料在不同应变幅值下的低周疲劳性能,给出了TC4ELI钛合金在低周疲劳下的循环应力-应变曲线,拟合出循环应变硬化指数、循环强度系数以及应变-寿命特征系数,并通过光学显微镜进行金相分析,通过扫描电镜进行断口形貌分析。结果表明,TC4ELI钛合金呈现出循环软化的特性;距离疲劳断口1.5 mm处的组织形态与断口处无明显变化,疲劳裂纹以穿晶方式扩展直至断裂;随着应变幅值增大,韧窝变大变深,韧性断裂特征变得更加显著。     

工业纯钛TA2拉伸及低周疲劳性能的各向异性

为系统研究工业纯钛TA2拉伸性能及低周疲劳性能的各向异性,沿轧制方向（RD）、与RD呈30°方向（RD-30°）、与RD呈60°方向（RD-60°）及垂直轧制方向（TD）开展了室温拉伸及低周疲劳试验。结果表明：随着取样角度增加,屈服强度增加,屈强比上升,材料的塑性下降。基于Hollomon模型及Johnson-Cook模型对工业纯钛真实应力应变曲线进行预测,发现Hollomon模型预测精度更高。低周疲劳试验结果表明：不同取样方向的试样均呈现循环软化特征,随着取样角度增加,恒定应变幅下循环应力幅值增加,总的应变能密度增加,导致疲劳寿命呈下降趋势。不同取向试样的低周疲劳寿命满足Manson-coffin经验关系式。     

HRB400Ⅲ级抗震钢筋单轴棘轮行为研究

在室温下研究了HRB400Ⅲ级抗震钢筋在非对称循环加载下的棘轮行为,分析了应力幅、平均应力和应力速率对材料棘轮行为的影响。结果表明:棘轮应变会随着应力幅或者平均应力的增加而增加;在低应力幅下,晶内背应力会阻碍棘轮应变的积累;棘轮应变随着应力速率的增加而相应增加;然而,高应力速率下,材料的疲劳寿命会增加。在非对称循环加载中,应变能密度会随着应力幅和平均应力的增加而增加;材料在循环载荷下表现出明显的循环硬化特征。     

基于应变控制的4Cr5MoSiV1热作模具钢热机械疲劳行为

采用MTS®热机械疲劳电液伺服试验机研究了4Cr5MoSiV1热作模具钢400~700℃范围内拉压对称机械应变控制的同相及反相热机械疲劳行为.结果表明:当应变幅为±0.50%时,4Cr5MoSiV1钢反相热机械疲劳寿命约为同相的60%;无论同相还是反相加载,应力-应变滞后回线均呈现不对称性,同相加载时表现为平均压缩应力,反相加载时表现为平均拉伸应力.两种加载方式下,最大应力与最大应变及峰值温度均不同步,在高温半周出现应力松弛现象.此外,高温半周呈现持续循环软化,而低温半周呈现初始循环硬化,随后持续循环软化的特征.同相加载时断口以主裂纹、撕裂脊和准解理特征为主,裂纹少而深;反相加载时断口以疲劳条纹和大量的凹坑特征为主,裂纹多而浅.      

共析轨钢塑性应变与应变疲劳关系的研究

用全反向恒应变幅试验方法,研究了C-Mn轨钢珠光体及回火索氏体的应变疲劳行为,探讨了塑性应变在应变疲劳中的作用。试验结果表明,轨钢的疲劳是塑性应变控制过程。大应变幅时,疲劳寿命的急剧缩短与塑性应变幅的快速增长有关,减小片间距会降低塑性应变幅在总应变幅中所占比例;抗拉强度相等时,因循环软化而致的塑性应变幅增大及较小的可允许应变范围是回火索氏体疲劳寿命低于珠光体的主要原因。     

稀土元素La对AZ91D镁合金低周疲劳行为的研究

研究了AZ91D＋0．3％La镁合金在总应变幅△εt／2为0.2％～1.2％范同内循环加载时的低周疲劳行为。结果表明,在较大应变幅下,AZ91D＋0．3％La镁合金的循环滞后回线上分别出现捌点、拉压不对称和锯齿现象;镁合金的低周疲劳寿命随应变幅值的提高而下降,并且符合Manson—Coffin关系式;镁合金的循环应力响应行为和循环应力应变行为均呈现明显的循环硬化现象;疲劳断口上出现了多疲劳源现象,且随应变幅的增加越来越凹凸不平。     

铸造奥氏体不锈钢的疲劳裂纹扩展

用紧凑拉伸试样研究了载荷比、单峰过载和两步高-低幅加载对Z3CN20-09M铸造奥氏体不锈钢疲劳裂纹扩展速率的影响.当应力强度因子范围相同时,疲劳裂纹扩展速率随载荷比的增大而增大.单峰过载使裂纹扩展速率先有短暂的增加后长距离的减速扩展,出现裂纹扩展迟滞现象.两步高-低幅加载时,若两步的最大载荷不同,第二步裂纹扩展也会出现迟滞现象.用两参数模型和Wheeler模型能够预测恒幅载荷和变幅载荷下的疲劳裂纹扩展行为.      

交变载荷下铝合金冲击凹坑局部残余应力松弛的数值研究

金属结构表面缺陷处的残余应力对于其疲劳寿命有很大影响。采用数值分析方法模拟了铝合金2A12冲击凹坑缺陷处残余应力的产生和在后继交变应力下的松弛,研究了交变应力最大(最小)值、平均应力、应力比等因素对残余应力松弛的影响。模拟结果发现残余应力松弛主要发生在第一次交变载荷内,并且残余应力随交变载荷最大(最小)值增加呈现指数下降,而凹坑底部残余应力松弛量随交变载荷平均值增加而增大,而凹坑边缘残余应力松弛量随平均值的绝对值增加而增加。     

12Cr1MoV钢在保载条件下的疲劳蠕变交互作用断裂特征图

本研究采用模拟实际载荷谱的力学试验,结合断口形貌分析,建立了在保载条件下的火力发电厂主蒸气管道材料12Cr1MoV钢的疲劳蠕变交互作用断裂特征图。并在此基础上获得作为寿命预测依据的蠕变断裂寿命和保载时间的依赖关系,为电厂安全运行提供可靠依据。     

面内双轴循环载荷下304不锈钢的力学行为

为研究面内双轴载荷下304不锈钢材料的力学行为,运用有限元方法对十字形试样尺寸进行了设计与优化,在自主设计的面内双轴疲劳试验系统上对304不锈钢进行了单轴拉伸、双轴比例加载和非比例圆路径下的力学试验。结果表明,比例加载条件下304不锈钢的棘轮应变累积最小,圆路径下材料的棘轮应变最大,而单轴加载的棘轮应变累积介于比例载荷与圆路径之间。进入棘轮应变稳定增长阶段,圆路径对应的棘轮应变率高于单轴与比例加载,说明圆路径使304不锈钢的损伤失效进程加速。     

温度对GH4169合金蠕变行为及机制的影响

在研究了温度对镍基高温合金GH4169蠕变行为及机制的影响基础之上,分析了其断口形貌和蠕变断裂机理。实验结果表明,随着蠕变温度的升高,GH4169合金的稳态蠕变速率逐渐升高,蠕变寿命显著降低,即该合金有极强的温度敏感性。蠕变过程中,γ″相长大聚集,并向δ相转变,随着蠕变温度的升高,γ″相向δ相转变速度加快,晶内的γ″相数量减少,δ相所占体积增加,尺寸增大,次生裂纹数量减少,尺寸减小。当蠕变温度为650 ℃时,断口中存在较多亮白色撕裂棱,韧窝尺寸大小不一,有少量析出物和碳化物;当温度提高到670 ℃时,韧窝尺寸减小,以浅韧窝为主,且出现解理面;当温度提高到690 ℃时,只存在少量韧窝,且δ相的数量显著增多,出现解理台阶,断裂方式为解理断裂或准解理断裂。      

GH4720Li合金中温区低周疲劳行为研究

奥氏体沉淀强化GH4720Li合金用于制备航空发动机涡轮盘,其服役条件下的疲劳性能是当前研究的热点。研究了GH4720Li合金在中温区(450和550℃)不同应变条件下的低周疲劳行为。结果表明,GH4720Li合金的剪切模量和杨氏模量随着温度的升高而不断降低,但是中温区的抗拉强度和屈服强度不随温度而剧烈下降。GH4720Li合金的低周疲劳寿命随着应变值的升高而降低。在550℃/0.9%最大应变值时,疲劳寿命存在一个"平台"而表现出极大的分散性,当最大应变值低于"平台"时,低周疲劳寿命随温度升高而升高。GH4720Li合金疲劳寿命的"平台"现象是因为样品表面裂纹萌生和内部裂纹萌生2种断裂失效模式的竞争导致。     

γ-TiAl金属间化合物的压缩断裂行为研究

通过室温压缩试验,研究全片层γ-TiAl基合金在不同加载速度和不同卸载载荷下的压缩断裂行为。结果表明:随着加载速度的增加,γ-TiAl基合金试样的屈服强度及抗压强度相应增大;试样的最终断裂是通过裂纹的形核、扩展以及相互贯通而形成的,断裂面主要由剪应力形成的撕裂区和压应力形成的解理断裂区域组成,并且在不同加载速度下,断口也呈现出规律性的变化。在不同载荷加载-卸载-再加载的过程中,小载荷(4.67、9.42、18.94 k N)下卸载和加载的名义应力-名义应变曲线完全重合,大载荷(26.60、37.24、53.20 k N)下卸载后产生的不可逆应变依次增大;裂纹面密度随着卸载载荷的增大而逐渐增大,材料的损伤程度不断增加。     

显微组织对X80钢疲劳裂纹扩展行为的影响

疲劳性能是油气管道安全设计和评价的重要参考因素。在MTS伺服液压万能试验机上，测定了贝氏体/铁素体(B+F)双相X80管线钢在不同应力下的疲劳寿命；使用MTS Landmark 250KN型疲劳试验机对C(T)试样的疲劳裂纹扩展速率da/dN进行了测定。结果表明，疲劳寿命随最大应力减小而增加，当最大应力降至最大工作应力460 MPa,疲劳寿命约为4.1×10⁵循环周次；疲劳裂纹产生于钢板表面，然后向内扩展，直至断裂。在Paris区，当ΔK=30 MPa m^1/2,疲劳裂纹扩展速率da/dN与应力强度因子幅值ΔK的关系曲线图出现转折点。研究成果可为高强钢的疲劳寿命预测和疲劳性能评估提供参考。     

基于动载荷谱的齿轮弯曲疲劳寿命预测

为了探讨齿轮弯曲疲劳寿命计算问题,将齿轮疲劳总寿命分为两个阶段,即疲劳裂纹萌生寿命和裂纹扩展寿命.通过ADAMS软件仿真实验齿轮的工作情况,使其接近真实状况,得到齿轮载荷谱.根据齿轮载荷谱,利用有限元ANSYS软件分析在齿轮齿根危险截面处的最大应力.采用断裂力学、雨流法和Miner疲劳损伤累积模型,对考虑动载荷情况下的齿轮弯曲疲劳寿命进行预测,推导了齿根裂纹萌生期和扩展期的疲劳寿命计算公式.在高频疲劳试验机上对算例齿轮进行了双齿脉动加载齿根弯曲疲劳寿命实验研究,理论计算结果与实验结果基本吻合,验证了本文理论分析的正确性.      

汽车板QStE550TM应变疲劳性能研究

以3 mm厚汽车板用结构钢QStE550TM为研究对象,对其光滑试件进行了静态拉伸试验和不同应变水平控制下的应变疲劳性能测试,绘制了E-N曲线,并观察了疲劳断口形貌.试验结果表明,该汽车板屈强比和断层伸长率较高,具有良好的抗变形能力与加工成型性能.当应变幅小于0.8％时,循环寿命可达到104次以上,在低周应变循环中,该...     

H13钢制分流模低周疲劳寿命的预测方法及其应用

为优化挤压工艺和模具结构,降低H13钢制分流模的疲劳失效率,通过热压缩试验及力学性能测试,建立了H13钢的本构方程和应变-低周疲劳寿命关系,结合FEM提出了一种预测H13钢制分流模低周疲劳寿命的方法;应用此法分析了工艺和结构参数对模具疲劳寿命的影响,结果表明:疲劳寿命随着挤压速度的增加而减小,随着模桥根部圆角半径的增大而增大,而结构参数为影响疲劳寿命的关键。最后通过实际生产验证了该方法的可靠性。     

Z3CN20—09M铸造奥氏体不锈钢的低周疲劳行为

采用径向应变控制研究了Z3CN20-09M奥氏体不锈钢在室温和350℃高温下的低周疲劳行为.Z3CN20-09M不锈钢表现为先硬化后软化的循环特性,但硬化的程度取决于温度和应变幅.随着应变幅的增加,Z3CN20-09M钢的低周疲劳循环寿命逐渐减短,而相同循环次数下应力幅也随之提高.温度对Z3CN20-09M钢的低周疲劳行为影响较大,与室温相比高温下的循环硬化程度更高,相同应变幅下高温的低周疲劳寿命也高于常温下的寿命.通过疲劳实验的原位观察发现,奥氏体内的滑移面、夹杂物及奥氏体和铁素体两相的界面是疲劳裂纹可能的形核位置,奥氏体和铁素体两相的不协调变形使相界处产生应力集中,导致疲劳裂纹容易沿两相界面扩展.      

6005A焊接件在给定疲劳寿命下中值疲劳强度的研究

采用升降法在给定疲劳寿命为107循环周次时,对所得数据统计分析,得到了2种应力比的中值疲劳强度.实验结果显示,在相同条件下,应力比为0.1的中值疲劳强度比应力比为0.5的小.在应力比一定时,随着最大应力的增加,平均应力和应力幅相应的增大,试样发生失效的概率会相应的增大.