拉伸作用下轴疲劳长裂纹扩展寿命分析

考察了拉伸作用下不同类型表面裂纹模型(圆弧裂纹、椭圆裂纹和直裂纹)应力强度因子对轴疲劳长裂纹扩展寿命的影响,认为在计算具有表面裂纹轴类构件的疲劳寿命时,把裂纹处理为受深度比、纵横比2参数控制的椭圆裂纹比处理为仅受深度比控制的圆弧裂纹和直裂纹更加合理。在计算过程中,针对断裂韧度、裂纹扩展速率参数等的不确定性,按照它们各自的随机分布特征,应用Monte Carlo法分别对其进行抽样,采用Paris公式计算了轴寿命。     

API X52焊管管母及其焊接接头的疲劳裂纹扩展速率

对两种X52管线钢管母及其焊接接头的疲劳裂纹扩展速率进行了测试，发现两种焊管管母虽有50MPa以上强度差，但几乎有相同的疲劳裂纹扩展速率。而且，两种焊管焊缝及热影响区的疲劳裂纹扩展速率均低于管母，但在排除焊接残余应力导致的裂纹闭合效应后，两种焊管焊接接头的疲劳裂纹扩展速率均与管母相当。     

21／4Cr—1Mo复杂应力状态下低周疲劳裂纹扩展规律评价

通过对有预制裂纹带缺口的圆柱形试样的常温、高温低周疲劳裂纹扩展试验,并应用ＮＨＲＤＳ有限元程序进行了缺口附近轴对称问题的循环应力、应变计算,研究了非均匀分布复杂应力状态下低周疲劳裂纹扩展规律。研究表明,２１４Ｃｒ－１Ｍｏ材料复杂应力状态下低周疲劳裂纹扩展速率可以采用当量应力强度因子范围表征。     

奥氏体不锈钢管窄间隙焊缝疲劳裂纹扩展研究

为了研究奥氏体不锈钢管焊缝的疲劳裂纹扩展行为,依照ASTM E647标准对窄间隙热丝气保焊焊缝进行了紧凑拉伸试验,预制缺口分别位于焊缝中心线、热影响区、熔合线及母材。对窄间隙热丝气保焊焊缝不同位置处的疲劳裂纹扩展速率进行对比,并将窄间隙热丝气保焊焊缝与常规手工电弧焊焊缝的疲劳裂纹扩展速率进行对比。结果表明,窄间隙焊缝的抗疲劳性能优于常规手工电弧焊焊缝;根据Paris公式,窄间隙焊缝和母材的抗疲劳性能高于热影响区,焊缝具有更高的裂纹扩展门槛值。     

一种X80管线钢焊接接头疲劳裂纹扩展门槛值的研究

采用疲劳试验、显微分析方法和力学性能分析等手段,对焊接热输入为20 kJ/cm的一种X80管线钢焊接接头在不同应力比条件下的疲劳裂纹门槛值进行了研究。研究结果表明,随着应力比的增加,疲劳裂纹扩展速率da/dN增大,疲劳裂纹扩展门槛值呈逐渐降低的趋势。在热输入为20 kJ/cm时,焊缝的组织以针状铁素体为主,含少量多边形铁素体,有很好的韧性。     

孔边单边角裂纹的疲劳扩展

介绍了L_2铝板和LF6M铝合金板孔边单边角裂纹的疲劳测试以及疲劳裂纹扩展形貌和特性的研究,并与前人的工作进行了比较。     

Ⅰ/Ⅲ复合加载模式下疲劳裂纹扩展曲线分析

为了研究套管在钻井过程中的受力状况,以P110钻井套管用钢为对象,根据疲劳裂纹扩展理论,着重利用修正的紧凑拉伸试样,研究在I/III型分量下,不同裂纹倾角对材料疲劳裂纹扩展速率的影响。结果显示:当裂纹倾角为15°时,扩展过程中裂纹完全按照倾角15°扩展;当裂纹倾角为30°时,扩展过程中裂纹发生偏转没有实现完全30°扩展。研究表明,在复合疲劳裂纹扩展过程中,裂纹倾角越大,裂纹扩展方向越容易改变。     

管道疲劳裂纹扩展数值模拟

基于弹塑性基本理论,针对随动强化材料模型,以临界强度因子为开裂准则,采用退化奇异单元并编制弹塑性有限元程序,成功地模拟了管材疲劳裂纹的动态扩展过程。模拟结果与试验结果吻合较好,能很好地反映过载迟滞效应等现象。     

管道含外表面裂纹时的疲劳寿命预测研究

为有效预测含外表面裂纹管道的疲劳裂纹扩展寿命,基于扩展有限元方法,计算了不同管道半径厚度比、裂纹形状参数、裂纹相对深度下的管道外表面裂纹的应力强度因子。研究结果表明:管道外表面裂纹形状因子随裂纹相对深度的增加而增大,且随着裂纹形状参数的增大,其增加趋势更加显著;裂纹相对深度相同时,裂纹形状参数越大,裂纹形状因子越大;管道半径厚度比对管道外表面半椭圆裂纹形状因子的影响较小。在此基础上,建立了管道外表面裂纹应力强度因子的工程计算模型及基于Forman方程的含外表面裂纹管道的疲劳寿命预测模型。同时,开展了0Cr18Ni10Ti材料管道的三点弯曲疲劳试验,试验结果验证了所建含外表面裂纹管道疲劳寿命预测模型的有效性。该疲劳寿命预测模型可为管道结构工程设计提供参考。     

D级抽油杆疲劳裂纹扩展期剩余寿命预测

测定了四种常用Ｄ级抽油杆用钢在空气和３．５％ＮａＣｌ水溶液腐蚀条件下的裂纹扩展速率，计算了当抽油杆存在不同尺寸可扩展裂纹时的剩余寿命。结果表明，当杆体上存在深０．１ｍｍ可扩展裂纹，使用应力为１１７．６～３７２．６ＭＰａ时，尚可工作两个月到两年。裂纹扩展期的扩展规律表明，任何一种能引入表面残余压应力的表面强化方法，都可以提高抽油杆的使用寿命。     

X60管线钢腐蚀疲劳裂纹扩展特性

研究了不同腐蚀介质中及加载频率下X60管线钢的腐蚀疲劳裂纹扩展特性.在较高的加载频率f=10HZ时,不同腐蚀介质中裂纹扩展具有真腐蚀疲劳特性,并且裂纹的扩展规律可表示为(da/dN)cf=Bcf(△K-△Kthcf)2.腐蚀介质主要影响腐蚀疲劳裂纹扩展门槛值△Kthcf,而对系数Bcf无显著影响;在较低的加载频率f=1HZ时裂纹扩展呈缓慢增加的平台--具有应力腐蚀特性.文章对建立较为通用的腐蚀疲劳裂纹扩展公式进行了探讨.     

TC4-DT及TC21钛合金疲劳裂纹扩展速率的对比分析

为进一步研究航空主承力疲劳结构件损伤容限型钛合金的疲劳裂纹扩展问题,基于新版标准疲劳裂纹扩展试验方法GB/T 6398—2017,对两类损伤容限型钛合金TC4-DT及TC21进行测试。结果表明,低速扩展阶段,TC4-DT较TC21的疲劳裂纹扩展速率更小,宏观断口形貌粗糙度较大。当裂纹尖端应力强度因子范围ΔK处于24～31 MPa·m1/2的初始稳态扩展阶段时,裂纹扩展速率曲线基本重合,TC4-DT较TC21具有更长的稳态扩展区,断口形貌较为平滑。随裂纹长度的增加,应力强度因子范围ΔK约为断裂韧度KIC的50%时,进入失稳扩展阶段,断裂面粗糙度增加。     

金属材料疲劳设计及裂纹扩展规律研究与应用

以裂纹的扩展速率为结构损伤判据,分析了几种疲劳裂纹扩展速率计算公式及各自的适用范围;应用Paris公式及Miner线性累积损伤理论对石油管汇中三通管件的疲劳寿命进行了分析。结果表明,以裂纹的扩展速率为判据来估算构件的疲劳寿命是可行的。     

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作者利用目前断裂力学较成熟的理论和实验数据对钻柱疲劳失效进行了分析计算。简述疲劳裂纹的特点及形成,对裂纹扩展速率的影响因素进行分析,并对钻杆裂纹进行有关计算。     

螺旋高频焊缝根部裂纹成因分析

介绍了螺旋高焊缝根部裂纹的形态和特点，通过对焊缝缺陷，组织，性能和焊缝应力的分析，揭示了螺旋高焊缝根部裂纹的形成实质。     

中碳J55钢HFW焊接油井管钩状裂纹缺陷分析

钩状裂纹缺陷是导致中碳J55钢超声波探伤不合格的主要原因。针对中碳J55钢HFW焊接过程中出现的不同钩状裂纹缺陷进行了分析,并提出了改进措施。研究结果表明,造成中碳J55钢HFW焊接钩状裂纹的主要原因为钢中的大颗粒夹杂物以及板厚1/4位置严重偏析,且现有的夹杂物及带状组织检验标准难以对J55钢的质量进行有效管控。通过减少单中包连浇炉次、增加铸坯头尾切废量以及改用直弧形连铸机等措施,钩状裂纹缺陷率可大幅降低。