10CrNiMo结构钢低周疲劳过程中弹塑性应变的变化规律

采用系列光滑圆形横截面试样,在6级逐级递增的不同轴向恒应变范围(0.6%～2.0%)控制下,研究了10CrNiMo结构钢在低周疲劳过程中弹性应变和塑性应变的变化规律。结果表明,随着总应变范围Δε_T的增加,弹性应变范围Δε_e近似以自然对数规律缓慢增加,其在总应变范围所占的比例按照负的幂指数规律逐渐下降;塑性应变范围Δε_p以直线规律快速增加,其在总应变中的比例按照一元二次多项式规律逐渐增加。当Δε_T小于1.5%时,Δε_e起主导作用;当Δε_T增加至1.5%时,Δε_e和Δε_p所占比例基本相当,共同起主导作用;当Δε_T大于1.5%时,Δε_e增加缓慢,Δε_p快速增加并起主导作用,控制着低周疲劳的整个过程。     

10CrNiMo结构钢弹性模量在低周疲劳过程中的变化规律

采用横截面为圆形的光滑试样,在六级轴向系列不同恒应变幅(0.3%~1.0%)控制下,研究10CrNiMo结构钢弹性模量在低周疲劳过程中的变化规律.结果显示:在不同级别应变幅控制下,随着应变幅值的增加,稳定循环下的弹性模量并不是恒量,而是以负幂指数函数规律减小,且最小与最大应变幅下的弹性模量相差超过15%;而在某一恒应变幅控制下的稳定循环区间内,弹性模量随着循环次数的增加而缓慢下降,但在疲劳失稳时,弹性模量迅速大幅降低.分析认为,出现上述现象的原因,与不同应变幅对材料造成不同程度的疲劳损伤及恒定应变幅控制下材料固有的持续疲劳抗力有关.     

800MPa级钢悬臂弯曲加载低周腐蚀疲劳表面裂纹扩展特性研究

在悬臂弯曲加载方式下,研究了800MPa级10CrNiMo结构钢在3.5%NaCl水溶液中的低周腐蚀疲劳表面裂纹扩展特性,采用金相显微镜、扫描电子显微镜及X射线能谱仪观察并分析了腐蚀疲劳试样断口,与空气中相同加载方式下该材料的低周疲劳表面裂纹扩展速率进行了比较,结果表明,在表面裂纹扩展初期,在3.5%NaCl水溶液中的表面裂纹扩展速率较空气中的快,但随着总应变范围的增加,这种快的趋势在逐渐减小,当总应变范围达到约1%时,在两种环境中的表面裂纹扩展速率基本相当;在表面裂纹扩展的后期,裂纹内部聚集了大量的腐蚀产物,该腐蚀产物主要为铁的氧化物,氧化物的存在增加了裂纹扩展的闭合效应,减缓了表面裂纹的扩展。     

低周疲劳过程中弹性模量的损伤特性

加工成圆形横截面光滑试样,采用损伤力学理论,通过轴向不同应变幅控制的低周疲劳试验,研究了10CrNi5MoV高强钢的拉伸卸载模量、压缩卸载模量和循环弹性模量的损伤特性,结果表明:三个弹性模量的损伤特性,依赖于应变幅的大小,应变幅越大,三个模量的损伤均越快;在试样失效之前,三个弹性模量的损伤并无明显变化,只是在试样失效时,各自的损伤变量D才迅速趋向于1。研究结果为10CrNi5MoV高强钢的工程应用提供了参考。     

加载频率与应变比对10CrNi5Mo高强钢低周疲劳寿命的影响

通过对圆形横截面光滑试样进行轴向应变控制的低周疲劳试验,研究了加载频率与应变比对10CrNi5Mo高强钢疲劳寿命的影响。结果表明:在较低频率(0.05～0.1 Hz)范围内,频率对疲劳寿命的影响不明显,随着加载频率的增加(0.1～0.8 Hz),疲劳寿命显著提高,当加载频率增加到0.8 Hz时,疲劳寿命达到最大值,随着加载频率的继续增加(0.8～1.0 Hz),疲劳寿命反而有所下降;在最大应变不变条件下,随着应变比的增加(-1～-0.3),疲劳寿命平稳上升,当应变比增加到-0.30时,随着应变比的继续增加,材料的疲劳寿命急剧升高。研究结果为10CrNi5Mo高强钢的工程应用提供了依据。     

16Mn结构钢超高周疲劳性能研究

采用超声疲劳试验技术对16Mn结构钢超高周疲劳性能进行了研究，并用扫描电镜对疲劳断口进行了分析。结果显示16Mn结构钢在10^5-10^10周次范围内的S—N曲线呈阶梯型下降趋势，在10^6-10^8周次出现平台，平台对应应力幅约为220MPa．在平台应力以下，10^8周次以上超高周范围16Mn结构钢仍然发生疲劳断裂，不存在传统意义的疲劳极限。16Mn结构钢疲劳断口分析结果表明高周和超高周断裂试样的裂纹源主要从试件表面和次表面缺陷处萌生。10^7周次下超高周疲劳试样强度比常规试样疲劳强度低。     

一个新的低周疲劳失效准则

利用修正的塑怀循环应变能记响应数学模型，给出了一个新的低周疲劳失效准则，由此得出了低周疲劳寿命的估算公式，并且采用低周疲劳试验验证该失效准则的合理性和有效性。     

汽轮机转子10%Cr钢的高温低周疲劳特性

在分别控制应变和温度的条件下进行超超临界汽轮机转子10%Cr钢的高温低周疲劳实验,用SEM和TEM分析了10%Cr钢实验前后的表面形貌和亚晶粒结构。根据实验数据拟合应力-应变曲线、应力-寿命曲线和应变-寿命曲线,得到了反映材料高温低周疲劳特性的Ramberg-Osgood参数和Manson-Coffin参数。对比分析了低周疲劳实验初始和结束两个阶段的滞回曲线和应力-寿命曲线,并讨论了不同温度和不同应变幅控制的塑性应变。结果表明,在高温工况下10%Cr钢的塑性应变较为明显,随着应变幅的增大钢的疲劳寿命降低,随着循环周期的变化塑性应变速率经历了下降-过渡-上升三个阶段,曲线出现拐点。最大裂纹长度随循环周期呈非线性扩展,高温低周疲劳载荷使钢中的亚晶粒尺寸增大。     

三维应力状态下高温低周疲劳寿命分析

通过带缺口的圆柱形ＬＤ８铝合金度样的高温低周疲劳试验，并应用ＴＭＦ程序，进行了轴对称问题的循环应力应变计算，探讨了应用当量应变范围评价三维低周疲劳特性，研究结果表明，三维应力状态下，当量应变范围可以作为三维高温低周疲劳的有效力学参量。     

4.5Ni钢表面裂纹的低周疲劳扩展行为研究

采用悬臂弯曲加载方式，以总应变范围作为受检和控制参数，分析了高强度４．５Ｎｉ钢表面裂纹的低周疲劳扩展行为，给出了裂纹扩展速率ｄ（２ａ）／ｄＮ与总应变范围ΔεＴ的关系式及关系曲线。同时对弯曲加载条件下低周疲劳损伤断口微观形貌进行了观察分析。指出４．５Ｎｉ钢的低周疲劳裂纹扩展方式主要是穿晶，疲劳辉纹为晶体学延性辉纹，疲劳裂纹扩展属于塑性钝化模型机制。     

高周疲劳和低周疲劳统一的能量表征方法研究

对高周疲劳和低周疲劳寿命预测模型进行了研究,提出了一种能够将高周疲劳和低周疲劳统一表征的能量形式参量.用统一的能量形式表征参量对高温合金GH141的760℃高周疲劳和低周疲劳数据进行处理,得到理想的能量-寿命方程.用1Cr11Ni2W2MoV钢500℃和粉末盘材料FGH95的600℃高温低周疲劳和高周疲劳数据对统一表征方法进行验证,验证结果表明,用能量形式的表征参量能够得到理想的能量-寿命方程.     

应变速率对一种无铼单晶高温合金低周疲劳性能的影响

研究了一种无铼镍基单晶高温合金在1223 K、不同应变速率(5×10^-4s^-1、1×10^-3s^-1、5×10^-3s^-1、1×10^-2s^-1)条件下的低周疲劳行为。结果表明:在四种应变速率条件下,合金均表现出循环稳定。随着应变速率的增加,合金的疲劳寿命逐渐增加,且其半寿命稳定滞后回线环内面积逐渐减少,表明低应变速率合金更容易积累蠕变塑性变形。疲劳裂纹源均萌生于试样表面,随着应变速率的增加,疲劳过程中产生的塑性变形越来越少,疲劳裂纹扩展区的面积逐渐增大。低应变速率时,较大的塑性变形导致合金取向发生明显的偏转,诱发多滑移系开动进而形成位错网;反之,高应变速率时,合金没有产生明显的塑性变形,只有单一方向的位错塞积形成位错束。     

应变比对定向凝固高温合金DZ125低循环疲劳行为影响的研究

对定向凝固镍基高温合金DZ125在850℃和980℃应变控制的低循环疲劳(LCF)行为进行研究。对比分析应变比R=-1和R=0情况下的应力-应变迟滞环、循环平均应力以及断裂循环次数(寿命)的差异。结果表明:在所研究的两个温度水平下,相同应变范围条件下应变比R=-1和R=0的低循环疲劳寿命差别不大。利用扫描电子显微镜对不同应变比作用的试样断口进行观测,初步分析裂纹萌生机理。     

GC4超高强度钢在腐蚀介质中的低周疲劳性能试验研究

对ＧＣ４超高强度钢在腐蚀环境下的低周疲劳寿命进行了试验研究，得出了在不同腐蚀环境下的低周疲劳寿命变化规律，为确定飞机腐蚀疲劳寿命提供了重要依据。     

沉淀硬化不锈钢弹簧低周疲劳性能研究

研究了Ｃｒ１２Ｍｎ５Ｎｉ４Ｍｏ３Ａｌ沉淀硬化不锈钢弹簧低周疲劳性能和疲劳断口，指出在５２０℃时效时，由δ铁素体析出的大片状Ｊ相和α＇相诱发疲劳裂纹是降低疲劳寿命的主要因素；害３００℃时效处理可大幅度提高疲劳寿命。     

18-8型奥氏体不锈钢在低周疲劳变形下的微观组织特征

利用透射电镜系统地研究了18—8型奥氏体不锈钢在低周疲劳变形下的微观组织,包括奥氏体位错组态,形变孪晶和形变马氏体。发现奥氏体位错组态与应变幅和温度有关,形变马氏体主要在 SB 交截处形核,在室温和低温下由于母相变形方式的不同而产生不同的组织特征。