“过载”在da/dN—ΔK曲线与ΔK_(th)降载法测量中的影响及其对策

对在 10 - 5～ 10 - 7mm cycle疲劳裂纹扩展曲线da dN—ΔK和疲劳裂纹扩展门槛值ΔKth测量中常用的降载法进行研究。每一级载荷疲劳裂纹扩展二次 (Δa1i,ΔN1i)和 (Δa2i,ΔN2i)。用多点多项式分别拟合 (Δa1i,ΔN1i,ΔK1i)和(Δa2i,ΔN2i,ΔK2i) ,i=1,2 ,3 ,… ,n。每一种材料得到两条da dN—ΔK曲线和两个ΔKth。结果表明 ,降载法中的前一级载荷仍明显有过载作用 ,干扰材料疲劳裂纹扩展 ,影响测量数据的真实性。本文提出解决方法———“二次扩展法” ,即在每一级载荷 ,舍去受前一级载荷影响大的第一次循环数据 ,而用受前一级载荷影响较小的第二次循环数据作为疲劳裂纹扩展曲线da dN—ΔK和计算疲劳裂纹扩展门槛值ΔKth的数据     

T型焊接接头的低温P－da/dN－△K曲线

T型焊接接头是海洋工程中较为典型的结构细节,研究其低温P－da/dN－△K曲线,对确定焊接构件在冬季服役时的检修周期具有重要意义。在100吨MIS电液伺服材料试验机上进行了3件T型焊接接头的低温疲劳裂纹扩展试验,测出了其中值da/dN－△K曲线。通过小样本试验的理论推导与计算,利用变异系数Cv的经验取值,初步得出T型焊接接头的低温P－da/dN－△K曲线。     

国产CF62钢的腐蚀疲劳裂纹扩展速率

研究了新钢种国产CF62钢与日本对比钢种（WEL-TEN62CF）在海水介质中的低周腐蚀疲劳裂纹扩展速率da/dN，得出的da/dN～△K曲线可用Paris公式表达，符合腐蚀疲劳裂纹扩展速率的一般规律。国产新钢种CF62与日本对比钢种的da/dN基本相当，试验表明该钢在海水腐蚀条件下有较好的抗裂纹扩展性能。     

两种工程结构用钢疲劳裂纹扩展速率的试验研究

对工程结构用钢20MnHR、A508-Ⅲ焊缝和热影响区的疲劳裂纹扩展速率进行了试验研究。试验采用CT试样，用七点递增多项式法求(da/dN)i与(△K)i，并分别将焊缝和热影响区同一组多个试样的(△K)i和(da/dN)i数据点合在一起进行整体回归分析。试验中得列了20MnHR疲劳裂纹扩展速率的斜率转折点，分别测出了平面应变区和平面应力区的Paris表达式。试验分析说明，以平面应变性质为基础的Paris表达式应用于实际工程结构较为安全。     

应用J积分法测定40CrNiMoVA(ESR)钢的低周疲劳裂纹扩展速率

采用控制恒应变幅的方法,测定了40CrNi3MoVA(ESR)钢的低周疲劳裂纹扩展速率。根据裂纹长度和对应的载荷大小求得循环J 积分(△J),与扩展速率(da/dN),得出da/dN=4.26×10~(-5)(△J_t)~(1.161)其中[da/dN]=[mm/cycle],[△J_t]=[KN/m]实验表明,J 积分可以用于低周疲劳裂纹扩展的研究。     

1Г型压缩机加辅助气缸对活塞杆寿命的影响

本文一方面从传统力学的角度出发,研究1Г型压缩机加辅助气缸后对活塞杆强度的影响;另一方面从断裂力学的角度出发,研究1Г型压缩机加辅助气缸后对活塞杆应力强度因子幅度△K1、门坎值△Kth以及开始发生亚临界扩展的初始临界裂纹尺寸ac的影响;并提出增加△Kth降低裂纹扩展速率da/dN的措施。     

波动载荷下X70管线钢裂纹扩展特性研究

用预裂纹试样研究了应力比为0.9的波动载荷下X70管线钢在不同环境中的裂纹扩展特性,并进行了定量分析。结果表明:不同环境中管线钢的裂纹扩展具有真腐蚀疲劳的特征,裂纹扩展速率主要受波动载荷产生的应力强度因子幅ΔK控制,给定载荷波动频率的裂纹扩展速率可表示为:da/dN=B(ΔK-ΔKth)2。在模拟管线局部环境的中性碳酸盐和NS4中,裂纹扩展具有较高的B值,且随载荷波动频率的降低B值升高。碱性碳酸盐环境中裂纹扩展的B值较低,载荷波动频率对裂纹扩展无影响。各种环境中ΔKth变化不大,在2.3～2.6MPa·m1/2范围。     

ZG20MnSi钢断裂韧度和疲劳裂纹扩展速率试验研究

研究了ZG20MnSi钢及其焊接热影响区的断裂韧度和疲劳裂纹扩展速率。ZG20MnSi钢在常温下有较高的断裂韧度,δi达0.158mm,在0℃时δi为0.145mm。焊接热影响区的断裂韧度降低,但常温下δi也达0.146mm,在0℃时δi为0.139mm。ZG20MnSi钢在空气中的疲劳裂纹扩展速率方程为dn/dN=5.2857×10-12(△K)4.1;在滴水环境中的疲劳裂纹扩展速率方程为da/dN=3.7515×10-13(△K)4.9。     

16MnR钢近门槛值疲劳裂纹扩展特性

本文研究了16MnR 钢近门槛值疲劳裂纹扩展的特性.提出用公式 dα/dN=C(△K(?)—△K~2(?))表征门槛值附近的疲劳裂纹扩展速率,通过试验给出了计算有效应力强度因子范围△K_(eff)的方法.计算结果与试验数据相吻合。     

15MnVN钢疲劳裂纹开始扩展规律的研究

一、引言门槛值(Threshold)△K_(th)和裂纹扩展速率da/dN是反映带裂纹构件抗疲劳性能的重要指标,是工程设计选材和安全性分析必不可少的参数。特别是在载荷谱的分析中参数△K_(th)起着重要作用。门槛值△K_(th)定义为: △K_(th)=△K|da/dn→o (1) 式(1)中△K=K_(max)—K_(min) 大量实验研究如果表明:在空气介质中和平面应变条件下,对于给定的材料,△K_(th)     

显微组织对中碳钢疲劳裂纹扩展的影响

本文试验研究了45 Cr 钢淬水,200℃回火态和40 MnB 钢淬水,200℃、500℃回火态的疲劳裂纹在第一、第二扩展阶段的扩展。试验结果表明,当疲劳裂纹处于第一扩展阶段时,两种钢在200℃回火态的疲劳裂纹主要是穿晶扩展,它们的疲劳裂纹扩展速率(da/dN)和门槛值(△K_(th))基本相同。当疲劳裂纹进入第二扩展阶段后,晶界状态对疲劳裂纹扩展的影响明显起来。硼具有韧化200℃回火态组织晶界的作用,致使40MnB 钢的疲劳裂纹不优先沿晶界扩展。而45Cr 钢,疲劳裂纹优先沿高畸变能的晶界扩展,疲劳裂纹沿晶扩展速率加快,所以得到40 MnB 钢的da/dN<45Cr 钢的da/dN 的结果。当40MnB 钢500℃回火态的疲劳裂纹处于第一、第二扩展阶段时,均是穿晶扩展,断口上有明显疲劳条纹,裂纹扩展途径弯曲度大,从而使其在两个扩展阶段的da/dN 均低于两种钢200℃回火态的da/dN,△K_(th)值高于两种钢200℃回火态的△K_(th)值。     

Q235材料的Paris常数C、m及△Kth值测试

以大型机械结构最常用的Q235板材(等同于ASTM A36)为研究对象,在实验室条件下测取裂纹扩展速率的Paris常数C、m,并验证与轧制方向垂直的裂纹受平行于轧制方向应力作用时最易扩展的结论.同时以应力比R=0.1加载试验数据外延计算获得其门槛值△Kth(da/d/N=0.5×10-6mm/cycle时).     

球墨铸铁疲劳裂纹萌生及扩展机制的探讨

用电子显微断口分析和裂纹扩展途径的金相观察,探讨了不同珠光体和铁素体相对量的球墨铸铁的疲劳断裂机制,特别是疲劳裂纹萌生及早期扩展机制。结果表明：疲劳裂纹容易在石墨球和基体之间的界面萌生和扩展,石墨球边及基体中的次生裂纹对da/dN的影响有两重性。在疲劳裂纹萌生及早期扩展阶段,铁素体基本以周期解理和细条纹为主,珠光体基体为渗碳体解理和铁素体片上的疲劳条纹,80%珠光体球铁为上两种机制的混合。疲劳裂纹早期扩展速度为△K (th)所控制,疲劳裂纹孕育期N 0为σ s和△K (th)所控制。光棒或钝缺口下的N 0主要取决于σ s,尖锐缺口试样的N 0主要取决于△K (th)。在疲劳裂纹稳定扩展阶段,铁素体为疲劳条纹,珠光体为条纹与解理,80%珠光体中牛眼铁素体为条纹和晶间断。疲劳条纹的宽度能反映da/dN的变化,但两者往往不一致。疲劳裂纹快速扩展为条纹与静断特征混合,快速扩展速率受K (1c)的大小所控制。     

疲劳近门槛值区裂纹扩展模式变化的试验研究

利用扫描电镜观察疲劳门槛值区试样的裂纹表面形貌,研究了疲劳门槛值区裂纹扩展模式的分布,分析了裂纹扩展模式的变化对疲劳裂纹扩展速率da／dN的影响。结果表明,断口形貌存在面型断裂（沿晶或穿晶）（Faceted Fracture,FF）,面型断裂分数（Percentageof Faceted Fracture,PFF）最大值出现在循环塑性区尺寸接近原始奥氏体晶粒直径时。通过比较循环塑性区尺寸与晶粒尺寸,随着应力强度因子幅值AK的降低,裂纹先以辉纹型模式扩展,在PFF达到最大值后,裂纹以晶体学模式扩展。辉纹型模式扩展时,PFF的变化对da／dN影响不大;晶体学模式扩展时,由于FF诱发裂纹闭合,从而降低da／dN。     

18Cr2Ni4WA钢的组织与疲劳裂纹扩展特性

本文测试了18Cr2Ni4WA钢三种典型组织——粒状贝氏体,粒贝的高温回火组织和马氏体的高温回火组织的疲劳裂纹扩展速率(da/dN毫米/周次)及门槛值(△K_(th)公斤·力毫米~(3/2)),分析了断口形貌及裂纹扩展路径,研究了三种组织的疲劳裂纹扩展特性,着重讨论了不同结构、大小、数量和分布的弟二相对疲劳断裂行为的影响。结果表明:组织类型对da/dN有一定的影响,尤其是对疲劳裂纹扩展门槛值△K_(th)影响较大。粒贝具有较好的裂纹扩展抗力;粒贝的高温回火组织次之:马氏体的高温回火组织最差。粒贝中的(M-A)组织强烈阻碍裂纹扩展;马氏体高温回火组织中分布于晶内的细小碳化物阻碍裂纹扩展不明显,分布于晶界的片状碳化物促进沿晶断裂-——这是导致三种组织的疲劳裂纹扩展特性不同的重要原因。     

根据钢的拉伸性能估算疲劳裂纹扩展寿命

本文根据疲劳裂纹扩展研究的新进展,提出了一个新的疲劳裂纹扩展模型。据此,导出一个新的疲劳裂纹扩展表达式da/dN=B(△K-△K_(1h))~3,系数B是材料常数,可根据拉伸性能估算,从而揭示了da/dN与拉伸性能间的关系,为根据拉伸性能和△K_(th)之值估算钢的疲劳裂纹扩展寿命提供了可能。最后,本文给出了根据拉伸性能估算钢的疲劳裂纹扩展寿命的几个实例,从而检验了新公式的有效性。     

裂纹扩展速率对比试验的研究

本文阐述了如何进行裂纹扩展速率(da/dN)对比试检,并给出了一种高强合金不同工艺的da/dN对比试验的实例。试验按航标的规定进行,计算da/dN采用“七点递增多项式”拟合微机方法。对比采用固定△K,用插值法求取相应的da/dN数据,给定5％的显著度,在B区范围内,对比其lgda/dN—lg△K直线,(用统计处理的成组对比法)。对比结果:在显著度为5％情况下,三种工艺状态的抗裂纹扩展能力无显著差异。就裂纹扩展速率而言,此工艺一、工艺二可应用于工程中。     

硫化氢环境中低周疲劳裂纹扩展速率da/dN的研究

研究了4130X钢在硫化氢(H2S)腐蚀介质中的疲劳裂纹扩展速率da/dN。应用改进型WOL试样,采用符合实际工况的中等浓度200×10-6的H2S溶液、0.0067 Hz的超低周频率,在自行改造的专用低周腐蚀疲劳试验机上进行了试验。在恒定疲劳载荷谱作用下,采用三保险的位移测量装置,利用计算机自动采集系统,时时采集载荷及位移,用柔度方程求解试样瞬时裂纹长度。克服了表面直读法在腐蚀环境中不易观测裂纹长度的缺点,对所有试验数据,以KISCC为分界线,用Paris公式进行两段式拟合,给出了da/dN—ΔK的数学表达式,为确定气瓶的临界裂纹尺寸提供了试验依据。文中还将本试验结果与相关文献中其它硫化氢环境及空气中的疲劳裂纹扩展速率结果进行了比较。结果表明:H2S环境中裂纹扩展速率远大于空气中结果,不同环境、频率对da/dN有较大影响。     

热处理参数对高碳钢低周疲劳裂纹扩展行为的影响

研究了高碳钢（1.0%C碳工钢;1.0%C,1.5%Cr轴承钢）经不同热处理后的疲劳裂纹扩展行为。试验结果表明：1.淬火温度、回火温度、疲劳裂纹扩展机制、二次碳化物尺寸、试样的淬硬深度等因素,均影响疲劳裂纹扩展速率da/dN。2.疲劳裂纹的扩展临界长度a c,仅受回火温度的影响。其它因素对a c值无可见的影响。3.高温淬火并低温回火后,疲劳裂纹沿原奥氏体晶界扩展。     

30Cr2MoV转子钢门槛值附近的疲劳裂纹扩展

测试了30Cr2MoV转子钢室温及550℃下的门槛值及其附近的疲劳裂纹扩展速率,对不同的试验结果作了比较。讨论了温度对门槛值及其附近的da/dN的影响;应力比对门槛值及其附近da/dN的影响;并对产生这种影响的机制作了初步分析