不锈钢在扭转/拉伸复合载荷下近门槛值的疲劳裂纹扩展行为

研究了带环状预裂纹的奥氏体不锈钢圆棒试样在循环扭转／拉伸复合载荷下,门槛值附近的疲劳裂纹扩展行为,分析了复合加载时不同载荷比对裂纹扩展的影响,对裂纹扩展的初始阶段进行了详细研究,用应力强度因子表征了裂纹扩展开始的门槛值．提出了椭圆方程表达的疲劳裂纹扩展开始的门槛值模型,该方程可在裂纹尖端位移准则的基础上导出．疲劳裂纹扩展停止的门槛值条件也可用椭圆方程表达．     

应力比对25Cr2Ni2MoV钢疲劳裂纹扩展门槛值的影响

对25Cr2Ni2MoV钢进行疲劳裂纹扩展门槛值试验,试样尺寸为紧凑拉伸试样,试验的频率为20 Hz,波形为正弦波,试验环境介质为空气,试验的温度为23 ℃,试验过程采用连续的降K程序进行测试。试验结果表明,应力比R分别为0.05,0.1,0.3,0.5,0.7和0.8时,有效门槛值?Keff分别为5.30、5.10、3.68、3.34、2.72和2.43 MPa·[m],随着应力比的增加,有效门槛值逐渐降低,da/dN曲线向较小的?K方向移动;随着应力比的增加,裂纹闭合效应的影响是逐渐降低的,当应力比R≥0.7时,裂纹闭合效应消失,实际测量的门槛值即为有效门槛值,采用修正后的McEvily-Groeger公式,可以得到25Cr2Ni2MoV钢有效门槛值的经验方程。     

高强度钢压剪疲劳裂纹扩展的实验研究

滚珠轴承接触点附近的高压剪应力是引起轴承疲劳破坏的原因。为获得高强度钢在压剪疲劳加载下的断裂性态,通过轴向裂纹薄壁圆筒的压剪疲劳加载试验,研究了这类材料的疲劳破坏规律。结果表明,复合疲劳加载时门槛值对压应力分量并不敏感,但对扩散速率和临界扩展角却有明显影响。裂纹扩展速率随压应力增加而提高,裂纹较快达到失稳;裂纹扩散角则随压应力增加而减小,疲劳裂纹将向有利于Ⅰ型断裂的方向扩展。这表明轴承滚道内,任何平行于压应力的缺陷、微裂纹都将是十分危险的。     

断口粗糙度与近门槛疲劳裂纹扩展行为

本文选用18Cr2Ni4WA低碳高强钢研究晶粒度对近门槛疲劳裂纹扩展行为的影响。研究表明:随着晶粒尺寸从58μm粗化到207μm,断口表面粗糙度增加三倍以上。但在所研究的条件下,裂纹扩展速率和门槛值几乎不变。对近门槛断口的SEM观察表明,它们的断裂机理基本相同,均以穿晶断裂为主。根据断口粗糙度模型,提出了粗糙度并不改变裂纹闭合效应的观点,并解释了晶粒度与近门槛裂纹扩展行为无关的现象。     

不锈钢在扭转/拉伸复合载荷下的低周疲劳裂纹扩展

研究了从SUS316NG不锈钢圆捧试样的环状预裂纹开始的低周疲劳裂纹扩展行为，分析了扭转／拉伸复合加载时不同载荷比对弹塑性疲劳裂纹扩展的影响．用J积分的指数方程表达了简单加载及复合加载的裂纹扩展速率．对于同样的J积分范围值，Ⅰ型载荷下的裂纹扩展速率最高，而Ⅲ型载荷下的速率最低．裂纹断口在高应力水平下为宏观平坦，在复合加载条件下的疲劳断口上观察到了疲劳条痕，同Ⅰ型加载条件下的相同，疲劳条痕间距与裂纹扩展速率二者数值相等．     

应力比R对09CuPCrNi钢焊接接头疲劳裂纹扩展门槛值△K_(th)的影响

本文根据国标GB6398-86,采用降K法分别求出在不同应力比R条件下,09CuPCrNi钢母材、焊缝和热响区(HAZ)的疲劳裂纹扩展门槛值△K_(?)的表达式,发现当应力比R达到某一值R_(?)之前,母材、焊缝和热影响区的门槛值△K_(?)随着应力比R的增大而减小;当R超过R_(?)之后,其门槛值均匀保持不变,同时还重点叙述了裂纹闭合应力强度因子K_(?)的计算方法,证实焊接接头的闭合效应高于母材金属,并对上述规律做了分析和解释.     

高应力比下HQ－60钢焊缝的疲劳裂纹扩展速率

通过对ＨＱ－６０新钢种的试板和试样焊缝的残余应力实测得到，试样焊缝中的残余应力很小，在研究高应力比下焊缝的疲劳裂纹扩展时可忽略其影响。根据焊缝的裂纹扩展试验结果，得到了在线弹性范围内扩展速率公式。在小范围屈服区提出了一个应力强度因子修正方法，扩大该公式的应用范围，为焊接结构寿命分析提供了方便。     

高应力比下HQ-60钢焊缝的疲劳裂纹扩展速率

通过对ＨＱ－６０新钢钟的试板和蔗样焊缝的残余应力实测得到，试样焊缝中的残余应力很小，在研究高应力下焊缝的疲劳裂纹扩展时可忽略其影响。根据焊缝的纹扩展试验结果，得到了在线弹性范围内扩展速率公式，在小范围屈服出提出了一个应力强度因子修正方法，扩大该公式的应用范围，为焊接结构寿命分析提供了方便。     

电解加钛改进活塞合金ZL108的疲劳裂纹扩展性能

采用对比试验方法,研究加钛和加钛方式对活塞合金ZL108疲劳裂纹扩展性能的影响。分别以电解低钛铝基合金和Al-5.3%Ti中间合金为基,熔配与ZL108合金成分基本相同的两种加钛的ZL108合金,分别记为ZL108D和ZL108R,测试三种合金的疲劳裂纹扩展速率da/dN和门槛值ΔKth。运用数据代表点拟合的新方法处理同组试样的疲劳裂纹扩展试验数据,结果表明:相对ZL108合金而言,ZL108D和ZL108R合金具有更高的抗疲劳裂纹扩展能力。两种加钛合金抗疲劳裂纹扩展性能有所提高的主要原因在于钛的细化作用,使α(Al)晶粒二次枝晶间距变小,硅颗粒分布更加均匀,圆形度提高且平均直径变小,微观上增加了疲劳裂纹扩展的阻力。而两种加钛方式的影响则差别不大。     

焊接热影响区晶粒尺寸对腐蚀疲劳裂纹扩展机理的影响

利用焊接热模拟技术，研究了焊接热影响区粗晶区内不同晶粒尺寸对腐蚀疲劳裂纹扩展的影响，得出了在模拟海水条件下，Ａ５３７钢热影响区组织的ｄａ／ｄＮ－△Ｋ关系曲线，认为断口粗糙度对裂纹扩展速率有很大影响，同时发现在自腐蚀电位条件下，对应力腐蚀不敏感的材料，也会产生应力腐蚀疲劳。     

TC17钛合金电子束焊接接头的疲劳裂纹扩展规律及疲劳剩余寿命

首先通过试验取得母材及焊接接头的疲劳裂纹扩展速率,然后结合TC17钛合金电子束焊接接头CTOD试验结果及裂纹容限计算值,以估算其疲劳剩余寿命.结果表明:在低应力水平或低△K下,TC17电子束焊缝的da/dN数据与母材的基本相当;然而随着应力水平的增加,焊缝的da/dN值越来越大.在初始裂纹尺寸相同的情况下,TC17合金电子束焊缝与母材疲劳裂纹扩展寿命曲线存在交叉点.当应力幅大于交叉点应力幅时,TC17母材疲劳裂纹扩展到临界裂纹尺寸的剩余寿命要高于相应焊缝的剩余寿命;当应力幅小于交叉点应力幅时,TC17母材扩展到临界裂纹尺寸的剩余寿命要低于相应焊缝的剩余寿命.     

涡轮盘中心孔三维疲劳裂纹扩展分析

基于有限元软件ABAQUS和三维裂纹扩展分析软件Franc3D,对涡轮盘中心孔三维疲劳裂纹扩展进行研究分析。首先,对平板试样表面裂纹进行裂纹扩展模拟计算研究,对比手册中Gross/Brown理论模型验证裂纹扩展应力强度因子数值模拟的准确性;其次,针对涡扇发动机涡轮盘结构,对轮盘不同外缘等效应力、转速情况的应力强度因子以及考虑初始缺陷的三维疲劳裂纹扩展寿命进行计算;最后,讨论发动机载荷差异对应力强度因子和裂纹扩展寿命影响规律。结果表明：在相同裂纹长度时,应力强度因子随着轮盘外缘等效应力和转速增加而增大,载荷越大疲劳寿命则越短,且裂纹越长,影响越大。为工程上三维裂纹扩展计算以及寿命评估提供参考。     

TB6钛合金疲劳及裂纹扩展性能研究

本文对TB6钛合金锻件弦向和径向两种取样方向分别进行了室温和200℃下旋转弯曲高周疲劳、轴向低周疲劳和疲劳裂纹扩展性能试验研究。试验结果表明,弦向（C）和径向（R）两种取样方向对该合金锻件的旋转弯曲高周疲劳、轴向低周疲劳性能和疲劳裂纹扩展性能没有影响;温度升高可加速该合金锻件的疲劳裂纹萌生,但在裂纹扩展阶段,该合金高温下的韧性优势与屈服强度降低的劣势平衡的结果使其在室温～200℃温度范围内的疲劳性能基本不受温度的影响;在10—20mm的厚度范围内,厚度对该合金的疲劳裂纹扩展性能没有影响;在3．5％NaCl盐雾环境中。腐蚀介质对TB6钛合金的疲劳裂纹扩展速率在初始阶段有迟滞作用,但在应力强度因子范围大于14MPa m后有加速作用。     

316不锈钢的裂纹扩展性能

从实用出发对3168不锈钢管材进行了热循环下的裂纹扩展试验,试验表明该材料在交变热应力下的裂纹扩展速率缓慢,带裂纹的管道在监督下可以继续运行。