超载方式对疲劳裂纹扩展过程的影响

研究了不同方式超载,包括拉伸、压缩、拉伸-压缩和压缩-拉伸超载,对LY12铝合金疲劳裂纹扩展过程的影响。通过对不同超载前后裂纹尖端显微形貌及其附近塑性区尺寸与应变分布变化的研究和断口分析,指出:不同方式超载对裂纹扩展过程产生迥然不同的影响;拉伸超载引起的裂纹扩展速率递减延缓过程,是以闭合应力和残余压缩应力为主的多因素复合作用在裂纹尖端及其附近区域的结果。提出了拉伸超载对疲劳裂纹扩展过程影响的一般机制。     

EFFECT OF THE MODE OF OVERLOAD ON THE BEHAVIOUR OF FATIGUE CRACK PROPAGATION

研究了不同方式超载,包括拉伸、压缩、拉伸-压缩和压缩-拉伸超载,对LY12铝合金疲劳裂纹扩展过程的影响。通过对不同超载前后裂纹尖端显微形貌及其附近塑性区尺寸与应变分布变化的研究和断口分析,指出:不同方式超载对裂纹扩展过程产生迥然不同的影响;拉伸超载引起的裂纹扩展速率递减延缓过程,是以闭合应力和残余压缩应力为主的多因素复合作用在裂纹尖端及其附近区域的结果。提出了拉伸超载对疲劳裂纹扩展过程影响的一般机制。     

超载对X52管线钢疲劳裂纹扩展速率的影响

用紧凑拉伸试样研究了不同应力比和超载比对X52管线钢疲劳裂纹扩展速率的影响,并对疲劳断口形貌进行SEM分析.结果表明,拉伸超载有阻滞X52钢疲劳裂纹扩展的作用,使疲劳裂纹扩展由超载扩展,减速扩展和恢复扩展三个阶段组成.在恒定的应力比下,超载比越大,裂纹扩展的阻滞效应也越明显.超载前后形貌差别越大;在恒定超载比下,低应力比的裂纹扩展阻滞现象更明显.     

3.5%NaCl中阴极极化下A537钢间歇超载疲劳断口分析

测量了A537钢在3．5％NaCl中阴极极化条件和不同间歇超载发生频率下的疲劳裂纹扩展曲线,并利用扫描电子显微镜对腐蚀疲劳断口进行了观察结果表明：超载对裂纹扩展速率及断口特征的影响取决于超载发生频率．当超载发生频率OCR＝10(-1),10(-2)时,间歇超载加速裂纹扩展,腐蚀疲劳断口只存在解理、沿晶等一般脆性特征;当OCR＝10(－3),2×10(－4),10(－4)时,间歇超载对裂纹扩展存在阻滞效应,A537钢断口上能观察到铁素体、珠光体两种组织,且阻滞效应越大,两种组织越清晰．分析表明,这种断口形态的形成是氢在组织界面附近大量富集而使界面强度降低,铁素体、珠光体以不同方式开裂的结果．     

3.5%NaCl中阴极极化下A537钢间歇超载疲劳断品分析

测量了Ａ５３７钢在３．５％ＮａＣｌ中阴极极化条件和不同间歇超载发生频率下疲劳裂纹扩展曲线,并利用扫描电子显微镜对腐蚀疲劳断口进行观察,结果表明：超载对裂纹扩展速度及断口特征的影响取超载发生频率。当超越发生频率ＯＣＲ＝１０＾－１,１０＾－２时,间歇超载加速裂纹扩展,腐蚀疲劳断口只存在解理、沿晶等一般脆性特征：当ＯＣＲ＝１０＾－３,２×１０＾－４,１０＾－４时,间歇超载对裂纹扩展存在阻滞效应,Ａ５３７     

压铸镁合金AZ91HP疲劳裂纹扩展行为的研究

在保留压铸态截面的条件下,通过对压铸（Ｆ）,固溶（Ｔ４）和峰时效（Ｔ６）三种热处理状态的压铸镁合金ＡＺ９１ＨＰ薄板试样在不同频率下的疲劳裂纹扩展速率试验结果的分析发现,疲劳裂纹扩展速率随着加载频率绵提高而降低。固溶处理能够降低疲劳裂纹扩展速率,随后后的时效处理又加剧了疲劳裂纹扩展速率的提高。     

温度与加载波形对Ni3Al（B）疲劳—蠕变裂纹扩展行为的影响

在不同加载波形及温度下研究Ｎｉ３Ａｌ（Ｂ）的疲劳－蠕变裂纹扩展行为，结果表明，加载波形对高温疲劳－蠕变裂纹扩展速率及断裂行为有强烈影响，拉伸保持时间的叠加明显增加合金高温下的蠕裂纹扩展速率，与高速合金相比，Ｎｉ３Ａｌ（Ｂ）在６００和８００℃下的裂纹尖端氧脆及疲劳－蠕变交互作用更为明显，裂纺展速率随温度发生明显变化，Ｂ在高温下对Ｎｉ３Ａｌ（Ｂ）的韧化作用与温度和加载波形有关。     

16MnR钢在不同条件下的疲劳裂纹扩展规律

采用压力容器用16MnR热轧钢不同缺口尺寸、不同厚度的紧凑拉伸 (CT)试样, 进行了不同温度、不同应力比条件的一系列疲劳裂纹扩展实验, 得到了相应实验条件下的疲劳裂纹扩展速率. 讨论了高温环境、缺口半径、应力比及试样厚度对疲劳裂纹扩展行为的影响规律. 结果表明: 16MnR钢在环境温度为150和300 ℃时的疲劳裂纹扩展速率比25和425 ℃时低, 300℃时疲劳裂纹扩展速率最低, 300℃以上时随温度的升高裂纹扩展速率增大; 缺口半径的大小对初期疲劳裂纹扩展有较大的影响; 应力比对16MnR钢的疲劳裂纹扩展行为没有影响; 疲劳裂纹扩展速率随试样厚度的增大而增大.     

AZ31镁合金疲劳裂纹扩展和过载效应

研究AZ31镁合金不同方向的力学性能、疲劳裂纹扩展行为和单峰过载效应以及载荷比对疲劳裂纹扩展速率的影响。结果表明：不同方向材料的抗拉强度相当,而屈服强度差别较大：不同方向疲劳裂纹扩展行为存在差异,是由于屈服强度不同所致,归一化后差别消失：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降低而降低;单峰过载时,疲劳裂纹向前扩展一段距离并偏离原扩展方向,导致随后裂纹扩展迟滞,这是由于过载增大残余压应力和裂纹出现偏折的结果。     

拉伸超载对超高强度钢A-100冲击疲劳性能的影响

研究了A-100钢单边缺口三点弯曲试样经拉伸超载处理后,冲击疲劳性能的变化。在室温下测得拉伸超载处理前后,冲击能量-冲击疲劳寿命曲线,并对冲击疲劳断口进行微观分析。结果表明:拉伸超载可延长A-100钢的冲击疲劳裂纹起始寿命而对裂纹扩展寿命无影响;试样超载后裂纹源区微观形貌发生变化,缺口根部残余压应力的存在是造成这些变化的主要原因。     

高碳Cr—Mo—W钢M／B复相组织疲劳行为研究

用紧凑拉伸试样测定了65Cr5Mo3W2VSiTi(LM2)钢不同贝氏体量和不同回火温度的M/B复相组织的疲劳裂纹扩展速率,根据试验数据估算了各工艺的疲劳门槛值。结果表明,LM2钢M/B复相组织的疲劳裂纹扩展属非连续扩展机制,疲劳裂纹微观扩展速率的计算值和宏观扩展速率的实测值相近     

A537钢在阴极极化及自腐蚀条件下单次拉伸超载特性

测量了Ａ５３７钢在恒ΔＫ控制与下单次拉伸超载对腐蚀疲劳裂纹扩展的影响，研究了阴极极化及自腐蚀条件下材料在３．５％ＮａＣｌ水溶液中的超载延迟扩展规律与特点。结果表明，单次拉伸超载裂纹扩展延迟效应的作用距离大于塑性区尺寸。空气中与阴极极化条件下，超载后裂纹扩展过程由超载扩展，减速扩展与恢复三阶段组成，而自腐蚀条件下只有减速扩展与恢复两个阶段。     

挤压AZ31镁合金压压疲劳行为

研究了挤压AZ31镁合金的压-压疲劳行为,并与拉-拉疲劳行为对比,了解孪生对疲劳行为的影响。结果表明,循环压缩滞后环为非对称的S形的曲线,而循环拉伸滞后环比较对称。循环压缩导致了平均应力显著下降。循环应变硬化存在于循环压缩和循环拉伸两种情况下,但循环压缩表现出较强的循环应变硬化中观察到,该行为可归因于压缩阶段易于孪生,孪晶界起到晶界强化效果。与循环拉伸相比,循环压缩样品的塑性应变幅度更大。循环压缩样品具有较大的疲劳裂纹稳定扩展区面积,表明其具有较为优异的疲劳寿命。断裂表面的残余孪晶在两种情况中均会出现。     

原位观察1420Al—Li合金疲劳裂纹的“自抑制”

本文对１４２０Ａｌ－Ｌｉ合金厚板采用紧凑拉伸、三点弯曲、电镜原位拉伸疲劳力等方法,不同取向的疲劳裂纹扩展行为。观测了长裂纹扩展路径形态,讨论了层状结构与材料疲劳性能之间的关系,结果表明,层片的界面对板材的疲劳性能具有重要影响,在裂纹扩展过程中,层片与裂纹尖端相互作用,通过不同的外化答独１４２０合金裂纹扩 阻力在不同取向出现显著差异,在Ｌ－Ｔ和Ｔ－Ｓ取向时,在△Ｋ为３－４和６－９ＭＰａ．ｍ１／２范围     

AM50镁合金孔挤压强化对其疲劳性能的影响

目的研究孔挤压处理对AM50镁合金疲劳性能的影响。方法对AM50镁合金进行孔挤压强化处理,使试样表面产生有益的残余压应力分布,并对残余应力的分布进行测定。对未处理镁合金及孔挤压镁合金进行疲劳性能测试,对比疲劳寿命及疲劳裂纹扩展速率,对疲劳断口进行扫描,分析孔挤压对AM50镁合金疲劳性能的影响。结果孔挤压处理后,孔周围残余压应力深度达到5.5 mm,且最大压应力值达-563 MPa,试样的疲劳寿命较未处理时增加了9倍,疲劳裂纹扩展速率大大降低,疲劳裂纹源由未处理时的孔表面转移到了挤压强化层内部。结论孔挤压可以明显抑制疲劳裂纹的萌生,延长疲劳寿命。     

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．     

超载系数对裂纹扩展的影响分析

以压水堆核电站一回路安全端含缺陷焊接接头为研究对象,利用扩展有限元(XFEM)研究了超载系数对异种金属焊接接头焊缝裂纹扩展速率的影响。结果表明,超载系数对裂纹扩展速率存在显著影响,在超载过程中裂纹扩展速率随超载系数的增大而增大,且超载后裂纹扩展速率低于超载前的速率,即超载会抑制裂纹的扩展。     

微观组织对U20Mn贝氏体钢疲劳裂纹扩展行为的影响

分别对轧态、空冷和盐浴等温3种条件下U20Mn新型贝氏体重轨钢紧凑型拉伸试样的Ⅱ区疲劳裂纹(疲劳扩展稳定区)的扩展速率进行了测定,并用激光扫描共聚焦显微镜(LEXT)对其疲劳裂纹的扩展轨迹进行观察分析,研究不同组织类型对贝氏体钢疲劳裂纹扩展行为的影响。结果表明:疲劳裂纹在粒状贝氏体组织中的扩展偏折程度较为平缓,在条片状贝氏体组织中偏折严重,且随着条片的细化,其偏折程度也越大,所对应的Ⅱ区疲劳裂纹扩展速率也相应呈减缓趋势。     

压铸态AZ91镁合金疲劳断口组织与裂纹扩展机制

研究了AZ91HP镁合金在压铸态(F)、固溶态(T4)和固溶-时效态(T6)的裂纹扩展行为,并探讨了压铸态镁合金疲劳断口组织特征与裂纹扩展机制.结果表明,压铸态AZ91HP疲劳裂纹扩展行为与△k值的大小有关,△k值越小,断口越平滑,反之,断口越粗糙;裂纹扩展过程存在塑性诱发裂纹闭合效应,这一效应使得镁合金裂纹扩展的kop值增加,△keff值减小.疲劳裂纹扩展速率与合金塑性成反比关系,由于AZ91HP的塑性依T6、F、T4状态依次增加,导致裂纹扩展速率按T6、F、T4依次降低.     

TC4钛合金残余应力场下裂纹扩展特性研究

为研究TC4钛合金在残余应力场下的裂纹扩展特性,设计含缺口疲劳实验件,对实验件分别进行56.7、60、63.7、70 kN四种载荷水平的预先拉伸处理引入不同应力水平的残余应力场,随后开展裂纹扩展实验。对比不同预拉伸载荷下裂纹扩展实验结果发现,预拉伸引入的残余应力场可有效减小裂纹扩展速率;随着预拉伸载荷的增大,不同预拉伸载荷下裂纹扩展寿命分别增大3.34%、8.49%、36.13%、89.53%。同时研究发现随着预拉伸载荷增大,有效残余应力增大。基于Franc3D软件建立考虑残余应力分布的裂纹扩展数值模拟方法,由于没有考虑加工硬化的作用,裂纹扩展寿命数值模拟结果高于实际值。