悬臂弯曲加载顺序对10CrNiMo钢临界疲劳损伤参数的影响

通过悬臂弯曲加载方式,分别采用六件光滑板状试样,研究了由高到低和由低到高两种加载顺序对10CrNiMo钢临界疲劳损伤参数Dc的影响,并采用A类标准不确定度对Dc进行了评定。结果表明:当加载顺序由高到低时,获得的Dc分布在0.74~0.84之间,小于1,数据相对比较稳定;当加载顺序由低到高时,获得的Dc分布在1.06~1.27之间,大于1,数据略有波动;两种加载顺序获得的Dc的平均值近似为1。以上两种加载顺序获得的Dc的A类标准不确定度分别为1.5%和3.1%。     

悬臂弯曲加载低周疲劳表面裂纹扩展路径的曲折性研究

通过悬臂弯曲加载方式,采用逐级递增的六级名义应变水平作为控制模式,完成了四件试样10CrNiMo钢的低周疲劳表面裂纹扩展速率(SCPR)试验。试验发现,在每级名义应变水平控制下,SCPR整体上趋于某一稳定值,但局部裂纹扩展出现时快时慢现象,在低名义应变水平控制下尤为明显。对上述现象进行了分析,结果表明:出现局部裂纹扩展不稳定的原因是由于表面裂纹扩展的路径呈现转折和分叉的曲折性特征,转折和分叉通常会降低表面裂纹的扩展速率,但有时也会加速表面裂纹的扩展。     

悬臂弯曲加载试验机的设计及其应用

压力容器、桥梁结构、海洋工程结构等在服役过程中经常会在弯曲应力作用下发生失效,因此,研究上述结构的材料或构件在弯曲应力作用下的力学行为具有重要意义。悬臂弯曲加载方式不仅可以产生一个弯曲应力,而且可以通过调长力臂长度,使得只须在试样施力端施加一个很小的力,就能够在试样的最大弯矩附近产生一个甚至可以超过材料屈服强度的应力,对试验机的载荷容量要求不高,因此,在试验领域应用前景广阔。本文根据悬臂弯曲加载方式的特点,从试样的施力端夹具、约束端夹具、力臂调节装置、试验机作动器抗偏心能力、机架刚性等方面进行分析、探讨和设计,并以10Cr Ni Mo结构钢为研究对象,介绍了在该加载方式下的试验应用,包括材料及构件的高低周疲劳、低周疲劳表面裂纹扩展速率,以及材料及构件的静态拉伸或压缩性能等试验。     

悬臂弯曲加载方式的应变控制方法研究

本文将COD位移规引进悬臂弯曲加载方式,从而替代传统的应变片实现裂纹前缘的应变控制。借助有限元数值模拟,研究了COD位移规装卡刀口的位置和形状对悬臂弯曲加载试样(GROSS试样)本身对称性的影响。结果表明:COD位移规装卡刀口开度越大,刀口造成的监控点应变非对称畸变越小;而装卡刀口宽度一定时,监控点应变对称性受到的扰动强度随COD位移规装卡刀口尖端角度的减小而降低。考虑到现有COD位移规量程及装卡的稳定性,最终选择实际试样中COD规装卡刀口宽度为10 mm,刀口尖端根部取15°。通过COD规进行应变控制试验时,其装卡刀口相对位移-监控点应变遵从线性关系,因此,这种悬臂弯曲加载方式应变控制方法的改进是合理可靠的,且控制稳定,操作简单。     

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。     

金属材料疲劳损伤的定量研究

通过对４５号钢材料在三种不同应力水平下纯弯疲劳试样的拉伸测试，研究了能量耗散随疲劳损伤的变化规律，发现能量耗散这一参量随损伤表现较为敏感。为此，本文提出一种新的损伤参量，且该参量能简单，有效地进行损伤完全分析，预计有工程应用价值。     

钢纤维混凝土等幅弯曲疲劳加载下的疲劳应变和疲劳模量以及损伤研究

利用已有试验数据,对最大疲劳应变和疲劳残余应变进行拟合,得到疲劳应变演化方程,其相关系数均在0.97以上。考虑到等幅弯曲疲劳加载条件下,疲劳模量与疲劳应变成反比关系,利用对称性,由疲劳应变演化方程得到疲劳模量演化方程,通过拟合试验结果,发现由疲劳模量演化方程表达的拟合曲线与试验曲线吻合很好,其相关系数均在0.99以上。最后,利用疲劳应变与疲劳模量定义损伤变量,得到损伤变量演化曲线,经对比发现,由最大疲劳应变和疲劳残余应变定义的损伤变量演化曲线基本一致,且相差很小;而由疲劳模量定义的损伤变量演化曲线明显大于由疲劳应变定义的损伤变量演化曲线。     

悬臂弯曲加载10CrNiMo钢的S-N曲线试验研究

采用有限元方法,计算了在悬臂弯曲加载方式下,不同载荷作用时板状光滑试样施力点处的挠度;采用成组试验法,通过载荷控制模式,进行了应力比为-1时10CrNiMo钢的S-N曲线试验,并对试样断口进行了观察和分析。结果表明:在试验载荷范围内,所设计试样施力点处的挠度变化,在试验机作动器的有效行程内,可满足S-N曲线试验,通过试验获得了两种常用置信度下10CrNiMo钢的S-N曲线;在大载荷往复作用时,表面裂纹从试样上、下两个表面萌生并扩展所形成的面积基本相当,但在小载荷循环作用下,表面裂纹通常先从试样的一个表面萌生并扩展,当裂纹扩展至一定程度时,试样另一个表面才开始萌生疲劳裂纹,并协同前一表面的裂纹共同扩展至试样断裂。产生这种现象的原因,和不同大小的载荷开动试样上下两个表面材料内部滑移系的数量、材料内部组织的不均匀性,以及裂纹在扩展过程中前缘应力状态的变化有关。     

悬臂弯曲加载表面裂纹长度与施力点位移的相关性研究

在悬臂弯曲加载方式下,采用五件带缺口光滑板状试样,通过循环载荷控制模式,研究了表面裂纹长度2c与试样施力点位移的相关性,结果表明:表面裂纹长度与施力点位移的谷值无相关性,但与施力点位移的峰值DP具有明显的相关性,即在表面裂纹扩展初期,DP几乎不发生变化,但随着表面裂纹的进一步扩展,DP开始增加,在表面裂纹扩展的后期,DP显著增加;在表面裂纹扩展的中后期,2c与DP满足递增多项式关系。根据2c与DP的函数关系,可为实现复杂环境条件下表面裂纹长度的自动化测量提供依据。     

高韧性中低强度金属材料的疲劳试验研究

针对高韧性中低强度金属材料疲劳试验中的试样过热问题，以旋转弯曲疲劳试验为例，通过试验机的改装，采用冷却试样的方法进行了试验。结果表明，用冷却试样的方法可使试验取得满意的结果，并具有提高效率、降低成本等优点。     

悬臂弯曲加载表面裂纹扩展速率试验中各参量的变化规律

在悬臂弯曲加载方式下,采用逐级递增的六级名义应变控制模式,完成了三件10CrNiMo钢试样的低周疲劳表面裂纹扩展速率试验。试验数据处理结果表明:在每级名义应变控制下,位移和载荷的峰谷值是基本保持不变的,但随着名义应变级别的增加,位移和载荷的均值存在向负向增大的趋势;而在低名义应变级别控制下,应变峰谷值的变化规律和位移与载荷的峰谷值的变化规律相似,但随着名义应变级别的增加,应变的峰谷值和均值均存在向正向增大的趋势。分析认为,产生上述现象的原因主要和试样表面的残余应变有关。     

汽车发动机曲轴弯曲疲劳试验方法研究

目的研究两种常用的疲劳试验加载原理对疲劳试验结果的影响,为曲轴选材、设计和制造的各阶段开展弯曲疲劳试验提供技术支持。方法在两种加载方式下采用同批次曲轴进行弯曲疲劳试验,利用成组法得到疲劳试验结果,针对试验加载原理和试验数据开展分析和讨论。结果电液伺服加载方法的试验精度更准确,而电磁谐振加载方法可以大幅度缩短试验周期。电液伺服加载和电磁谐振加载试验的疲劳极限分别为1140.4 N·m和1189.4 N·m。两种加载方法下,曲轴的失效情况均为连杆颈辊压槽处断裂。结论两种加载方法对曲轴弯矩的加载效果相同,试验结果的相对误差为4.3%。在曲轴的仲裁试验中或有争议的情况下使用,推荐使用电液伺服加载方法。在使用电磁谐振加载方法时须严格控制标定误差。曲轴连杆颈辊压槽是曲轴的薄弱环节,应严格控制辊压槽的机加工质量。     

金属材料疲劳损伤的定量研究

通过对45号钢材料在三种不同应力水平下纯弯疲劳试样的拉伸测试,研究了能量耗散随疲劳损伤的变化规律,发现能量耗散这一参量随损伤表现较为敏感,为此,本文提出一种新的损伤参量,且该参量能简单、有效地进行损伤完全分析,预计有工程应用价值。     

玻璃纤维织物复合材料弯曲疲劳行为的试验研究

通过对平面编织玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的弯曲疲劳试验, 对其疲劳机理作了深 入研究, 从细观的角度对其疲劳损伤的产生、发展的行为及其形态特点作了详细的阐述。给出了典 型的刚度弱化模式, 并对其作了分析。      

加载次序对沥青混合料疲劳损伤累积的影响

沥青混合料在变幅加载下的疲劳损伤累积过程具有明显的非线性特征,然而传统的线性损伤累积准则无法表征不同加载次序下的非线性疲劳损伤累积(NLFDA)。为研究加载次序对沥青混合料疲劳损伤累积的影响,首先开展恒幅加载疲劳试验,分析恒幅加载下的疲劳损伤累积规律;其次借助变幅加载疲劳试验,分析变幅加载下的疲劳损伤累积规律;最后建立考虑加载次序的NLFDA模型,分析加载次序对沥青混合料疲劳损伤累积的影响。结果表明：恒幅加载下沥青混合料疲劳损伤发生非线性演化,但服从线性损伤累积准则,且累积寿命分数为1;变幅加载会导致疲劳损伤发生非线性演化,且服从非线性损伤累积准则,低-高和高-低加载次序的累积寿命分数分别大于1和小于1;建立的NLFDA模型可较为准确地表征沥青混合料疲劳损伤对加载次序的依赖性。     

金属材料疲劳破坏随机预测模型的研究

本文在分析金属材料疲劳破坏是有随机性的基础上，建立了金属材料疲劳破坏的概率预测模型和灰色预测模型，并通过实例验证，两种预测模型都具有较好的精度，具有一定的理论意义和实际应用价值。     

重载齿轮弯曲疲劳寿命测试方法研究现状

重载齿轮是大型机械装置(推土机、挖掘机、装甲车等)传动系统的核心部件,它的主要功能是按照规定的转速比传递运动和转矩。随着科学技术的发展和军事装备的更新换代,重载齿轮的研究除了在材料性能、齿形设计、承载能力等方面取得了新成就外,另一个突出的进步就是在齿轮性能测试技术方面获得了很多成果,使得一些过去难以定量研究的问题(如齿轮的疲劳强度、齿轮传动品质等)都有了比较实用的测量手段。而在重载齿轮疲劳性能研究中,相对于接触疲劳产生的齿面点蚀、胶合、磨损等微小破坏而引起齿轮传动效率降低,啮合不到位等现象,弯曲疲劳则会直接导致齿根产生裂纹甚至形成断齿现象,造成重大事故。因此,准确测试重载齿轮的弯曲疲劳寿命,分析弯曲疲劳性能,进而优化齿轮设计,提升齿轮性能,对监测因弯曲疲劳失效所引起设备故障以及避免服役过程中发生重大事故具有重要意义。重载齿轮弯曲疲劳寿命受多方面因素的影响,其中包括材料性能、加工尺寸、制备工艺以及测试手段等,因此对其弯曲疲劳寿命的定量测试一直是各国研究人员关注的热点话题。关于重载齿轮弯曲疲劳寿命的研究可以归纳为以下三方面:弯曲疲劳原理探究方面已发展到声发射信号检测、光学图像分形理论计算、计算机有限元数学模拟等多方面的实际应用;性能检测实验已有单齿/双齿脉冲加载、动态啮合式加载等多种试验方法;数据处理方面已发展出升降法、成组法、雨流法以及多种S-N曲线拟合的数据处理手段。这些分析方法以及测试手段的应用可以大大节省实验成本、提高分析效率、减少试验误差,进而提高重载齿轮弯曲疲劳寿命检测的准确性。本文从重载齿轮弯曲疲劳寿命的测试原理、试验方法以及测试数据处理三方面出发,根据国内外研究现状,对重载齿轮的弯曲疲劳性能进行机理性与实验性的探究,为测试重载齿轮的弯曲疲劳寿命提供有效的理论依据、具体的测试方法以及准确的数据处理手段。     

金属材料的应变疲劳的测试方法分析

材料的应变疲劳特性能真实代表零构件应力集中部位疲劳裂纹形成寿命的一般特征,因此应变疲劳性能参数不仅是应变疲劳寿命分析的基本参数,而且是衡量材质的重要指标,它对材料的选择、机械设计、工艺和质量控制、产品性能和失效分析等都具有重要的现实意义。     

钢轨各部位的弯曲疲劳性能

针对实物疲劳试验不能得到钢轨各截面上的疲劳性能参数,采用材料疲劳试验方法测钢轨不同部位的疲劳性能。按GB/T 4337-1984的方法在钢轨截面上取不同部位的试样进行旋转弯曲疲劳试验,在给定的1 000×104次循环基数上来测定弯曲疲劳极限。结果表明,轨底中心部位的弯曲疲劳性能最好,而轨头中心部位的弯曲疲劳性能最低。