气门弹簧钢丝的疲劳强度、寿命预测及损伤容限

讨论气门弹簧钢丝的疲劳强度、寿命预测及其影响因素。疲劳断裂是气门弹簧失效的主要模式，它是疲劳裂纹萌生及其扩展的结果。疲劳寿命一般包括疲劳裂纹萌生寿命和裂纹扩展寿命两部分。在介绍一些传统的寿命预测方法的基础上，重点论述从断裂力学与（）方程来预测弹簧（材料）的疲劳寿命。针对气门弹簧钢丝的发展方向及质量要求提出建议。     

影响疲劳裂纹扩展的几个因素

对含裂纹的构件,da/dN-△K曲线是度量材料疲劳裂纹扩展性能的基本曲线,并用于估算构件的疲劳裂纹扩展寿命。应力强度因子幅度△K,是控制疲劳裂纹扩展速率da/dN的最主要因素。除了应力强度因子幅度△K外,循环应力比R或者平均应力、加载频率、环境等其它因素也有不可忽视的影响。     

基于断裂力学的立式杀菌锅全寿命疲劳分析

目的:研究一种新型立式杀菌锅在热机循环载荷下的疲劳强度,特别是在锅体出现裂纹后的剩余疲劳寿命以及影响杀菌锅疲劳裂纹扩展的因素.方法:从杀菌锅结构完好的设计疲劳寿命和有裂纹后的剩余疲劳寿命两个方面对其进行全寿命疲劳分析.采用Workbench分析杀菌和3种循环载荷下杀菌锅的力学特性;基于SGN曲线研究杀菌锅在3种交变应力下的设计疲劳寿命;基于断裂力学原理研究初始裂纹尺寸、压力、温度对有裂纹杀菌锅应力强度因子和剩余疲劳寿命的影响.结果:此类立式杀菌锅的设计疲劳寿命为5×10⁵次,满足设计需要且有一定安全余量;基于断裂力学分析得出杀菌锅裂纹尺寸寿命曲线,对含缺陷杀菌锅剩余寿命进行预测,具有一定创新性.结论:使用过程中应关注锅体内部裂纹的产生和扩展情况,可以根据试验提出的方法对杀菌锅裂纹缺陷进行强度分析和寿命预测.     

基于压力容器裂纹扩展速率的剩余寿命预测方法

压力容器在交变载荷的持续作用下会产生微小裂纹而导致疲劳损坏,出现泄漏或破坏等安全事故。因此,需准确预测压力容器的剩余寿命,在压力容器失效前及时采取措施。裂纹扩展是影响压力容器使用寿命的重要因素,文章首先分析了裂纹扩展的规律及主要影响因素,然后研究了利用安全评定图来评价压力容器安全程度的方法。评定点在安全评定图上形成失效路径,沿失效路径从安全区向非安全区的移动的速率是非线性的,存在速率拐点,该拐点对应的裂纹临界尺寸是计算裂纹失效的主要依据,最后使用Paris公式计算裂纹扩展速率并进行压力容器的剩余寿命预测。文章方法能够保证压力容器的安全性,如果裂纹真实存在,则具有较高的预测精度。     

基于有限元分析的疲劳裂纹扩展及寿命计算

以紧凑拉伸试样静应力分析及疲劳裂纹寿命为研究对象,通过三维建模软件建立紧凑拉伸试样,运用有限元分析软件对试样进行静力学分析,得到其最大变形及最大应力,并对紧凑拉伸试样预制裂纹,运用疲劳子软件进行裂纹扩展分析,得到其循环作用次数以及a-N曲线.此方法可用于疲劳裂纹扩展寿命的计算,并且让裂纹扩展的过程可视化,方便分析和掌握...     

钢丝绳钢芯早期断裂失效分析

用户在使用搁置3 a的钢芯钢丝绳时,由于钢芯首先断裂,导致用后不久发生断股事故。经检验,钢芯的断裂为疲劳断裂,疲劳断裂的原因是由于钢丝绳生产工艺控制不严以及服役过程中受到弯曲振动载荷,使芯丝表面磨损和硬化,并在磨损面上出现纵横向裂纹和蚀坑,成为疲劳源,裂纹扩展导致芯丝过载断裂,直至钢芯断裂,从而导致绳股破断。钢丝绳因其钢芯过早断裂而报废,与钢丝绳芯丝抗拉强度波动、表面缺陷以及钢芯疲劳寿命与其钢丝绳疲劳寿命匹配较差有关。     

影响不锈弹簧疲劳性能因素分析

汽车门锁用WPBφ0.80 mm不锈弹簧在做锁体寿命试验时,同批次寿命差异较大。对疲劳寿命为28723次的弹簧断口进行分析,弹簧表面出现纵向裂纹;对原料晶粒度进行测定,疲劳寿命为17万～18万次的原料晶粒度为6.5级,疲劳寿命约23万次的原料晶粒度为9级。通过采用新旧模具生产的弹簧钢丝加工成扭簧后,疲劳寿命分别约24万次和22万次。采用酸浸试验加强对原料的检测,选择细晶粒原料,提高模具质量等措施可有效提高扭簧的疲劳寿命。     

基于FAD失效路径的含穿透裂纹压力容器剩余寿命研究

针对含穿透裂纹压力容器的安全评估问题,基于失效评定图(FAD)仿真的安全衰减路径,提出了一种穿透裂纹剩余寿命的计算方法。通过给定裂纹尺寸增量,利用断裂比和载荷比计算公式,获得在失效评定图上穿透裂纹缺陷仿真的安全衰减路径轨迹,通过采用数学积分法求解安全衰减路径长度和剩余路径的长度,以此为基础建立穿透裂纹安全裕度的表征模型,在失效评定图失效路径基础上结合权函数法、Paris公式求解裂纹缺陷应力强度因子和疲劳扩展剩余寿命。     

基于ANSYS软件的16MnR钢疲劳裂纹扩展分析

针对16MnR材料,基于ANSYS软件的有限元方法对CT试样进行疲劳裂纹扩展模拟,并与试验结果进行对比,研究了16MnR钢的疲劳裂纹扩展速率。这一方法对工程中利用有限元方法计算裂纹扩展速率具有重要的实际意义和应用价值。图6表1参10     

基于XFEM的膜盘联轴器裂纹扩展模拟

针对某飞机采用的膜盘联轴器曾出现的裂纹故障,文章基于Abaqus有限元软件裂纹故障进行模拟分析。通过在疲劳分析结果的危险点添加初始裂纹,采用XFEM方法不同边界条件下对裂纹扩展过程进行裂纹扩展模拟,分析获得了功率分出轴装机后载荷及裂纹故障成因。     

65Mn弹簧疲劳断裂失效分析

65Mn弹簧钢丝生产的拉簧服役几个月后发生断裂。采用SEM扫描电子显微镜对弹簧断口表面进行形貌、金相组织等检测,对弹簧断裂原因及断裂过程进行分析。结果表明,弹簧断口为疲劳失效断口,疲劳源处表面微裂纹是引起疲劳裂纹萌生的直接原因,表面微裂纹则是由不良抛丸工艺造成的。弹簧厂通过更换新钢丸并降低抛丸速度消除了疲劳性能不符合要求的情况。     

扩展有限元法在疲劳裂纹扩展模拟中的应用

随着计算机技术的发展,有限元仿真技术被大量应用于疲劳计算中。然而,在进行疲劳分析时,常规有限元法往往对于网格的划分限制较大,工作量大,效率低。文章采用扩展有限元法对疲劳裂纹扩展进行仿真分析,简化了网格划分过程,并通过与试验结果的对比,证明了该方法的准确性。     

压面机辊轴断口的观察与分析

利用扫描电镜（SEM）等对压面机辊轴断口的形貌进行了分析和研究，结果表明，断口应属于疲劳断裂。疲劳断裂的主要原因是在材料中存在的夹杂物诱发裂纹源，在循环应力的作用下裂纹扩展导致断裂。     

4130X在50MPa氢环境下的断裂力学性能试验研究

广泛用于大容积无缝高压储氢容器制造的铬钼钢4130X,在高压氢环境下面临着因高压氢脆引起的力学性能劣化现象,对4130X储氢容器的安全运行产生极大威胁。课题组利用研发的高压氢环境材料耐久性试验装置,对4130X在50 MPa氢环境下的疲劳裂纹扩展速率和断裂韧度开展试验研究。结果表明:相比于空气下,4130X在50 MPa氢环境下的疲劳裂纹扩展速率加快了约10～16倍,断裂韧度降低了约71.1%。4130X储氢容器的疲劳设计应考虑高压氢脆对材料断裂力学性能的劣化作用。     

一种中碳钢的疲劳短裂纹特性

用复型技术研究含碳0.4%钢的扭转疲劳的起始阶段和短裂纹特性。发现疲劳短裂纹在铁素体中发生并扩展。裂纹增长速度取决于裂纹端部塑性范围的大小和程度。因而每循环的裂纹增长正比于滑移带强度。裂纹扩展的减速和可能停止证明晶界是裂纹扩展的强障碍。升高应力值后,原有的不扩展裂纹可能产生支裂纹或连接其它裂纹继续扩展。这个过程反复到一个或多个主导性裂纹的应力达到能导至破坏的继续增长的临界值为止。     

6MW汽轮机转子轴颈处裂纹分析及处理

针对某6MW背压式汽轮机转子轴颈上出现裂纹,进行超声波探伤,确定了裂纹的长度及深度,通过对汽轮机转子进行寿命评估,依据转子的设计、制造、机组的运行里程及历次检修检查结果,对转子危险部位进行了应力分析和裂纹车削前和车削后的疲劳寿命评估,确定裂纹的解决方案。     

超声波检测锤杆疲劳裂纹

文章对铁路工业部门常用的自由锻锤锤杆疲劳裂纹（疲劳裂纹在锤套下15—30mm之间,无法直接观察）采用超声横波检测,解决了锤杆疲劳裂纹生成,一般发展情况。由于疲劳裂纹角度变化,它对超声波的反射量增加,完全改变了当量变化规律,及疲劳裂纹的深度发展测定问题。     

工程塑料齿轮疲劳寿命有限元分析

采用有限元方法对超高相对分子质量聚乙烯（UHMWPE）工程塑料齿轮无缺陷情况和存在不同程度熔接痕缺陷情况的疲劳寿命进行了分析,得出了利用ANSYS对工程塑料齿轮疲劳寿命进行分析的方法,以及上述情况下的疲劳寿命。采用了符合实际啮合情况的接触模型与裂纹模型,首先得到了在正常工作情况下齿轮最容易发生疲劳处的节点应力,然后通过输入S-N曲线,并采用Miner疲劳积累理论对应力最大处的节点进行疲劳分析。ANSYS疲劳分析结果表明：熔接痕缺陷的位置对该材料齿轮的疲劳寿命有较大影响。     

稻谷吸湿性应力裂纹分形模型的动力学分析

将稻谷裂纹的生成看作籽粒内微缺陷扩展而成,建立了裂纹扩展分形模型,给出了分形模型背景下裂纹扩展的判据,推导出吸湿情况下断裂面的表面能,分析了分形模型的动力学特性。结果表明:吸湿性裂纹扩展路径通过淀粉颗粒,且宏观扩展方向受分形效应影响;分形效应降低了微裂纹扩展不规则程度;在吸湿膨胀情况下,淀粉对稻谷抗裂能力影响的本质是淀粉平均相对分子质量Mr存在差异,由于淀粉颗粒的Mr与直链淀粉含量的非线性关系的存在,使得裂纹率与直链淀粉的线性相关性并不显著。     

环氧树脂裂纹扩展的扫描电镜原位观察与分析

在扫描电镜内对环氧树脂ＣＴ试样加载，观察分析了裂尖场材料的微观力学行为．结果表明，低速加载时，裂纹的扩展是不连续的．扩展的模式为裂尖张开、钝化和向前扩裂尖应力应变场内的应变不均匀．在裂尖的正前方和与裂面成３５°～４０°角处出现高应变区，微损伤在该区域萌生发展，从而增加材料的裂纹扩展抗力．