无缝钢管疲劳断裂分离新工艺及实验研究

针对传统的金属管材分离技术存在生产效率低、能耗高以及浪费原材料等问题,采用了一种新的管材分离方法,利用偏心加载工艺和应力集中效应促使管材表面环状V形槽底尖端处快速萌生疲劳裂纹并控制疲劳裂纹的稳定扩展。描述了管材的偏心循环加载疲劳断裂分离装置的工作原理,推导出了疲劳加载下管材V形槽根部裂纹是否起裂的判断公式。设计了线性递减、多层阶梯递减、1/4凸弧递减和1/4凹弧递减四种实验控制曲线,针对304不锈钢管材进行实验研究,实现了管材的精密分离。实验结果表明,利用V形槽的应力集中效应,在偏心加载力的持续作用下,加载频率采用多层阶梯递减控制曲线由高到低地逐渐降低加载频率,能够保证管材V形槽根部裂纹的快速萌生和稳定扩展,并可实现管材快速断裂,获得良好的断面质量。     

热应力预制裂纹技术在低应力精密下料中的实验研究

针对棒料的精密下料问题,给出了一种热应力预制裂纹的新的下料方法,简述了热应力变频振动下料系统的组成。建立了新的激振频率控制曲线和专门针对这种下料所获断面质量的评价方法。20号钢棒料的下料实验结果表明,通过采用热应力预制棒料V型槽尖端区域微小裂纹的方法,下料时间减少了20%左右,且仍可获得高质量的断面平整度。     

金属棒料精密下料新工艺及实验研究

提出了一种能获得高质量断面的金属棒料下料新工艺——旋转锻打疲劳下料技术,探讨了旋转锻打疲劳下料技术的机理,描述了旋转锻打疲劳下料新工艺的实验情况,展示了成功的实验结果,还根据下料断面特点提出一种新的断面质量评价方法。实践证明,研制的新型旋转锻打疲劳下料机能对不同直径的不同材料进行快速精密下料,下料后的形态能完全满足精密塑性加工要求,能直接进行下一步工序加工。     

多轴低周疲劳研究现状

1引言在对单轴低周疲劳的研究基础上，已泛开展了对于多轴低周疲劳的研究。Garud［‘］，Brown和Miller”’分别对多轴疲劳的研究进行了评述，目前对于多轴低周疲劳破坏的损伤积累和寿命估算主要有三种方法：即等效应变法、能量法和临界面法。它们多为经验的或半经验的，还没有形成一种对各种材料和载荷普适的理论。在多轴应力状态下工作的构件往往经受的是非比例加载，例如构件的缺口报部往往处于多轴应力状态下，其应力、应变非常复杂，可能是非比例的，而缺口总是裂纹的优先萌生地。由于在非比例循环载荷下，其应变主轴不断旋转，建立…     

用于多轴低周疲劳试验与分析的MTS应用软件研究

依靠MTS809拉扭试验机,开发研制了一个可用于多轴疲劳试验与分析的MTS应用软件MTSMFS(MTS'Multiaxial Fatigue Software)。分析处理中引入了两个典型多轴疲劳损伤模型的寿命回归。在软件结构和程序文本编制上借鉴了MTS710单轴标准软件包的优秀成分。作为实例,对某机车扭力杆材料42CrMoA进行了多轴疲劳试验。结果表明MTSMFS是一个可成功揭示材料多轴疲劳性能的应用软件。     

16MnR低周疲劳裂纹萌生寿命的统计分布研究

本文通过对低周疲劳裂纹随机萌生的研究,定义了一种新的关于疲劳裂纹萌生的特征寿命,并分析了该寿命指标的统计分布特性。结果表明,新的疲劳裂纹萌生寿命具有很好的物理背景,并且其分散性近似或小于通常工程定义的萌生寿命。     

低周疲劳失效寿命估算

在理论和实验分析的基础上给出了在应变控制条件下低周疲劳失效寿命估算的一种工程实用方法，该方法可以计算多级载荷谱作用下的疲劳失效寿命，也可以用于估算不同温度和应变速率作用下的疲劳失效率寿命，计算结果与不锈钢的实验数据进行了比较。     

镍钛记忆合金低周疲劳研究

对镍钛合金进行了低周大应变疲劳试验,研究了板厚、丝径大小、表面处理工艺、热处理制度、冷热拉伸、形变角幅度、熔炼工艺等对低周疲劳寿命的影响。结果表明：TiNi合金低周大变形疲劳寿命在10^2～10^4之间;板厚、丝径、形变角幅度愈小,寿命愈长;热处理制度对疲劳寿命有重大影响,采用热拉伸工艺和400-500℃回火,合金有较好综合性能;合金中杂质含量和成分组织均匀性对合金性能有着重要作用。     

国内外金属材料低周疲劳试验标准对比

为评价材料抵抗疲劳失效的能力,必须进行低周疲劳性能试验。目前,国内外都制定了金属材料低周疲劳试验标准。选取国内低周疲劳试验常用标准ASTM E606—2012和GB/T 15248—2008,以及参考ISO国际标准建立的GB/T26077—2010,归纳总结了这些标准之间的差异及特点。发现GB/T 15248—2008和GB/T 26077—2010在试样要求、设备要求、试验程序及试验报告等方面差异不大,建议考虑合并两项标准,形成一个统一的轴向应变控制疲劳试验标准。     

一种新的低周疲劳损伤累积模型及试验验证

基于连续介质损伤力学理论,依据疲劳损伤的加载参数与损伤变量之间的不可分割性等特点,建立了一种新的低周疲劳损伤累积模型。经过对00Cr17Ni14Mo2钢和2.25Cr1Mo钢的低周疲劳试验数据的分析,得到了相应的疲劳损伤累积模型。将该模型与不同的损伤累积模型相比较,结果表明：该累积模型的计算结果与试验结果能更好地一致,能更真实地反映损伤的非线性累积过程。该累积模型考虑了损伤和应变的耦合作用以及平均应力、疲劳极限对其的影响,且物理意义明确,具有一定的实用价值。     

镍基合金GH536材料高温低循环疲劳特性研究

对镍基合金 GH5 36材料在三种不同温度下的低循环疲劳特性进行了研究。给出了材料的应变 -寿命关系和应力应变关系。讨论了材料的疲劳特性随温度的变化。结果表明 ,在中等应变幅值之下 ,材料的疲劳寿命随温度的增加而降低     

核电汽轮机转子在低周疲劳与高周疲劳交互作用下裂纹扩展寿命的研究

提出核电汽轮机转子在低周疲劳与高周疲劳交互作用下裂纹扩展寿命的计算与评定方法。介绍核电汽轮机转子的低周疲劳与高周疲劳的应力幅与应力范围、低周疲劳裂纹扩展寿命与高周疲劳扩展寿命的计算方法。给出了核电汽轮机转子在低周疲劳与高周疲劳交互作用下裂纹扩展日历寿命的计算与评定方法,以及1 000 MW级核电汽轮机焊接低压转子疲劳裂纹扩展日历寿命的计算与改进的应用实例。结果表明,高周疲劳对汽轮机转子疲劳裂纹扩展日历寿命有比较大的影响,新研制核电汽轮机的转子结构设计和在役核电汽轮机的转子安全性评定,需要评估转子在低周疲劳与高周疲劳交互作用下裂纹扩展 寿命。     

金属低周疲劳的能量耗散与热发射

金属疲劳是一个能量耗散过程 ,其中主要的能量耗散形式包括内耗热和储能。储能是材料缺陷数量、分布及损伤状态的宏观体现 ,它需要借助于材料的热发射间接地获得。本文利用细小热敏电阻测量了 4 0 Cr Ni Mo A,80 90和 TC4三种材料在低周疲劳过程中的热发射规律 ,试验中观察到了温度涨落现象 ,发现热发射与材料的热传导系数、疲劳寿命和加载频率有关 ,并给出了最大温升的拟合公式     

冷却剂参数对铣槽喷管低周疲劳寿命的影响

采用有限体积流固耦合计算方法、非线性有限元热结构耦合分析方法和局部应变法研究大面积比铣槽喷管三维再生冷却槽道在循环工作条件下的热结构变形与低周疲劳寿命,并对比分析了冷却剂质量流量与入口温度对铣槽喷管疲劳使用寿命的影响。计算结果表明,铣槽喷管热结构响应呈现复杂的三维效应,应变较大位置主要分布在与肋连接的内衬区域,喷管中部的残余应变量最大;冷却槽道低周疲劳寿命分布和热结构响应基本一致,最小寿命位于喷管中部与肋相连的内衬区域燃气侧;随冷却剂质量流量增加,铣槽喷管低周疲劳寿命不断提高;随冷却剂入口温度增加喷管尾部低周疲劳寿命值不断降低,而喷管中前部的低周疲劳寿命值却不断提高,当冷却剂入口温度为280K左右时,本文的铣槽喷管总体使用寿命达到最大。      

面心立方晶体单晶材料多轴低周疲劳寿命的估算方法

用立方晶体单晶材料的等效应变和等效应力作为参量,考虑正交各向异性材料偏轴受载时存在正应力和切应力的耦合效应,引入k参量描述非对称循环载荷对疲劳寿命的影响,建立工程上实用的幂函数形式的面心立方晶体单晶材料多轴低周疲劳寿命预测模型.将立方晶体单晶材料屈服准则及其弹塑性本构模型集成到ANSYS软件中,对DD3单晶合金在680℃温度下的低周疲劳缺口试样进行非对称载荷循环应力应变分析.对不同的模型参量进行多元回归相关分析,发现用立方晶体单晶材料等效应变和等效应力作为模型参量拟合的回归曲线的相关系数最大,κ参量与循环次数之间呈幂函数关系.利用CMSX-2镍基单晶合金薄壁圆筒试样的拉一扭循环载荷低周疲劳试验数据和DD3镍基单晶合金缺口试样的低周疲劳试验数据对模型进行验证,试验所得数据分别落在2.5倍和2.0倍偏差分布带内.     

低周疲劳下45钢的寿命预测

选取带有V型缺口45钢试样,通过控制加载过程中的应变幅,研究缺口对试样疲劳寿命的影响.并应用低周疲劳寿命预测理论,提出了修正的Manson寿命预测模型,用来预测带有V型缺口中45钢的低周疲劳寿命.模型的预测结果和试验结果吻合很好.     

BGA结构无铅微焊点的低周疲劳行为研究

基于塑性应变能密度概念提出微焊点低周疲劳裂纹萌生、扩展和寿命预测模型,阐明其与连续介质损伤力学的联系,评估应力三轴度对预测模型的影响,并通过试验和数值计算相结合的方法确定出微米尺度球栅阵列(Ball grid array,BGA)结构单颗Sn3.0Ag0.5Cu无铅焊点(高度为500～100 μm,焊盘直径为480 μm)疲劳裂纹萌生和扩展模型中的相关常数。研究结果表明,疲劳裂纹萌生和扩展循环数与每个循环所产生的塑性应变能密度均呈幂函数关系;应力三轴度会影响疲劳裂纹扩展速率,并最终影响焊点的疲劳寿命;应力三轴度与加载方式有关,拉伸载荷下焊点的应力应变行为受异种材料界面和封装结构力学约束作用的影响,应力三轴度随焊点高度降低而明显升高;而剪切载荷作用下焊点中的力学约束十分有限,焊点高度变化对应力三轴度的影响非常小;测得的高度为100 μm焊点的疲劳裂纹扩展相关常数可以很好地用于预测其他不同高度焊点的疲劳寿命,表明所提出的预测模型可以有效地减小由几何结构和体积变化造成的塑性应变能集中现象对焊点疲劳寿命的影响。