不同温度下1Cr18Ni9Ti钢高温疲劳与蠕变的交互作用

为研究不同温度下高温疲劳与蠕变的交互作用,分别在600,625,650,675,700℃下对1Cr18Ni9Ti钢进行静态蠕变试验和高温疲劳-蠕变试验,得到了蠕变寿命和高温疲劳-蠕变寿命,并用数值模拟计算得到了不同温度下的高温疲劳寿命;之后,综合上述数据计算出了蠕变损伤和高温疲劳损伤,再结合带交互作用系数的寿命预测公式得到了不同温度下高温疲劳和蠕变的交互作用系数,最后研究了温度对交互作用系数的影响。结果表明:温度低于625℃时,交互作用系数为负数;温度高于625℃时,交互作用系数为正数;随着温度升高,交互作用曲线向蠕变损伤方向弯曲。     

1.25Cr0.5Mo钢缺口试样高温疲劳蠕变交互作用的试验研究

通过对1.25Cr0.5Mo钢半圆和V型缺口试样520℃和540℃环境下应力控制的梯形波加载试验,对1.25Cr0.5Mo钢缺口试样高温环境下疲劳蠕变交互作用的规律进行了研究。研究表明:1.25Cr0.5Mo钢缺口试样在高温环境下对应力的敏感性不高;与光滑试样不同,缺口试样高温环境疲劳蠕变交互作用下的破坏机制以疲劳为主;缺口试样高温环境疲劳蠕变交互作用的断裂寿命主要应力、温度和缺口形状的影响。     

1.25 Cr0.5Mo 钢高温疲劳蠕变交互作用的寿命预测

通过1.25Cr0.5Mo钢光滑试样540℃环境下应力控制的梯形波加载试验,对1.25Cr0.5Mo钢高温环境下疲劳蠕变交互作用的寿命预测进行了研究。研究表明:在本次试验的情况下,频率分离法、频率分离法的应变能修正法可以变形成一个统一的模型表达式。用此模型对1.25Cr0.5Mo钢540℃环境疲劳蠕变的交互作用进行了寿命预测,预测结果与实测结果符合较好。     

X12CrMoWVNbN10-1-1钢的蠕变-疲劳交互作用及断裂机理

在620℃下对X12CrMoWVNbN10-1-1钢进行不同应力比(0.2～0.4)和保载时间(0.3～1.5 h)下的载荷控制的高位保载蠕变-疲劳试验,对其蠕变-疲劳交互作用及断裂机理进行了分析。结果表明：试验钢的蠕变-疲劳寿命与保载时间呈指数关系,保载时间越长,应力比对蠕变-疲劳寿命的影响越小;从应变角度定义的蠕变-疲劳交互作用因子能够很好地反映稳定阶段的真应力-真应变迟滞回线与蠕变-疲劳寿命的相互作用;试验钢的蠕变-疲劳断裂模式为韧性断裂;当保载时间较短(0.3,0.5 h)时,疲劳损伤抑制蠕变损伤,损伤主要受循环中的疲劳载荷控制,断口中韧窝由疲劳主导作用下的晶界滑移变形引起;当保载时间较长(1.0,1.5 h)时,疲劳损伤促进蠕变损伤,损伤主要受与时间有关的蠕变载荷控制,断口中韧窝由夹杂物或第二相颗粒脱落所致。     

一种疲劳-蠕变交互作用寿命预测模型及试验验证

基于延性耗竭理论和损伤力学,对材料疲劳-蠕变交互作用下的延性消耗、损伤、循环周次和失效寿命之间的关系进行了分析,在此基础上,建立了一种疲劳-蠕变交互作用的寿命预测模型,模型形式简单,非常便于实际工程应用。通过1.25Cr0.5Mo钢光滑试样540℃和520℃环境下应力控制的梯形波加载试验,用该模型进行了失效寿命的预测,可以很好地解释相同温度和加载条件下的寿命波动,预测结果与实测结果符合较好。     

汽轮机转子钢在高温氧化环境下的疲劳裂纹扩展模型——疲劳与腐蚀交互作用的探讨

本文根据对30Cr2MoV转子钢室温及550℃下疲劳裂纹扩展速率的试验结果,分析了疲劳与氧化腐蚀交互作用的动态过程。在此基础上提出了一种交互作用的模型,由此模型可以预测氧化腐蚀严重影响试件寿命的条件。     

蠕变与疲劳交互作用下裂纹扩展速率的探讨

指出疲劳与蠕变交互作用的过程可以看作是蠕变与疲劳叠加作用的过程,其蠕变应变规律应由疲劳蠕变曲线描述,并根据静蠕变与疲劳蠕变时间百分比寿命曲线基本重合的实验结果,导出了静蠕变应变与疲劳蠕变应变之间的关系式。经过对疲劳与蠕变交互作用下的应力-应变迟滞回线的分析,导出了在一个周期内蠕变应变能密度增量的计算式。还指出在疲劳与蠕变交互作用下应变能密度增量是一个综合性的损伤变量,应变能密度增量应等于疲劳应变能密度增量与蠕变应变能密度增量之和。然后参照纯疲劳的研究过程,导出了基于能量密度增量的在疲劳与蠕变交互作用下的裂纹扩展速率表达式,该表达式得到了316L钢在400℃下梯形应力波加载实验数据的支持。     

一种2.25Cr1MoV钢加氢反应设备蠕变疲劳寿命设计方法

加氢反应器在服役过程中会受到高温高压和循环载荷的共同作用,设计时必须同时考虑蠕变和疲劳的影响。ASME规范案例2605提供一种针对2.25Cr1MoV钢的蠕变疲劳寿命设计方法。借助有限元分析软件ANSYS,采用案例2605中的方法对加氢反应设备圆柱筒体直接管结构进行蠕变疲劳寿命校核,详细阐述该案例的设计思想和具体步骤,并讨论操作温度和压力对于设计寿命的影响。结果表明,接管结构蠕变疲劳寿命校核满足要求,筒体与直接管连接处出现应力集中,由于蠕变应变的产生,应力集中处的应力值随蠕变时间的增加不断下降,蠕变损伤累积速度也随之下降。同时,提高操作温度和操作压力均会造成蠕变损伤的增加,疲劳应力幅对蠕变疲劳的寿命影响较大。针对模拟结果,提出一些提高结构蠕变疲劳寿命的措施。     

W9Mo3Cr4V钢在织针模具中的应用

Cr12MoV模具钢是目前普遍应用的织针模具材料。在冲裁过程中,由Cr12MoV钢制造的模具刃磨寿命低,影响织针的尺寸精度、尺寸一致性以及织针生产成本,相比Cr12MoV模具钢,W9Mo3Cr4V钢热处理后具有更高的硬度和耐磨性,同时具有高热硬性、高淬透性、足够的塑性和韧性。对Cr12MoV钢和W9Mo3Cr4V钢织针模具的磨损量和刃磨寿命进行研究结果表明,W9Mo3Cr4V钢模具比Cr12MoV钢模具的正常磨损阶段更长,模具的平均刃磨寿命可延长40%,具有明显的优越性。     

P91钢的蠕变-疲劳交互作用研究现状

综述了国内外关于P91钢的蠕变-疲劳试验,以及前人在试验数据基础上开展的蠕变-疲劳交互作用研究和蠕变-疲劳寿命预测模型研究。综述前人的研究成果,得到了以下结论：应变控制的蠕变-疲劳试验,试验过程中保载时间会发生变化;应变控制的蠕变-疲劳试验认为蠕变与疲劳互相促进作用,应力控制的蠕变-疲劳试验认为疲劳抑制了蠕变;修正的延性耗损模型较适用于预测P91钢的蠕变-疲劳寿命;试验条件相同的情况下,对于CF（Creep-fatigue）试验与RF（Re-laxation Fatigue）试验,CF寿命明显小于RF寿命;利用ASME规范预测的寿命偏于保守,利用RCC-MR/DDS规范预测的寿命稍高于试验值。     

车轮滚动接触疲劳与磨耗耦合关系数值模拟

滚动接触疲劳和磨耗是车轮失效的主要方式。通过三维弹性体非赫兹滚动接触理论得到接触斑内的法向、切向应力和材料上不同深度处的最大切应力分布,以CL60钢和贝氏体车轮钢为例,基于"layer"滚动接触疲劳失效模型和Zobory车轮磨耗模型,分析LM型车轮踏面和75 kg.m–1钢轨型面匹配时轮轨接触条件和车轮材质对车轮滚动接触疲劳和磨耗竞争关系的影响。计算结果表明,摩擦因数为0.3时,CL60钢在小蠕滑条件下会发生滚动接触疲劳损伤,在大蠕滑条件下只有轴重大于30 t时才会出现滚动接触疲劳损伤,而贝氏体车轮钢只有在大蠕滑条件且轴重为30 t时,载荷循环次数小于1×105的情况下才会出现滚动接触疲劳损伤;摩擦因数为0.6时,CL60钢和贝氏体车轮钢在各种工况下的滚动接触疲劳损伤速度都小于相同条件下的磨耗速度。     

高温时间相关单多轴疲劳损伤模型

针对高温疲劳中蠕变和氧化因素的影响,提出高温循环加载下时间相关疲劳损伤模型.根据材料高温疲劳微观观察和疲劳过程,充分考虑拉压应变率和循环周期不同而造成的不同损伤,提出高温影响折算时间的计算方法.结合损伤理论和高温对疲劳损伤的影响,把无保载时间的高温疲劳损伤分为纯疲劳损伤、时间相关损伤和交互损伤,损伤模型经高温2.25Cr-1Mo钢单多轴疲劳试验验证,结果表明,误差在两个因子之内.     

高温多轴疲劳损伤与寿命预测研究进展

介绍国内外疲劳一蠕变交互作用研究的一些进展，其中包括微观裂纹萌生及扩展机理的研究、高温多轴疲劳一蠕变实验的发展。对四种具有代表性的疲劳一蠕变损伤累积模型及寿命预测方法，即线性损伤累积模型、损伤率法、延性耗竭法和过应力法进行较为详尽的描述，并对这几种方法在多轴领域的改进和推广进行重点介绍。     

316L钢高温疲劳蠕变规律研究

通过316L奥氏体不锈钢在420、550和600℃下非间断应变疲劳和有保持时间的应变疲劳试验，对316L钢高温环境下疲劳、蠕变规律进行了研究。结果表明：材料的疲劳寿命随温度的升高而降低；保持时间增加，试样中蠕变损伤增大，循环应力松弛更多，裂纹扩展机制由穿晶方式向沿晶方式转变。     

保载时间对P92钢蠕变-疲劳交互行为的影响

为研究保载时间对蠕变-疲劳寿命和应力-应变响应的影响规律,对P92钢在650℃下进行了应变幅为±0.5％,保载时间为36,600,3600 s的蠕变-疲劳试验,采用Chaboche塑性本构模型和应变强化蠕变模型进行有限元模拟,并对P92钢断裂试样进行透射电镜检测.试验结果表明:保载时间增长导致拉压屈服极限降低,最大拉应...     

Creep characterization of type 316LN and HT-9 stainless steels by the K-R creep damage model

The Kachanov and Rabotnov (K-R) creep damage model was interpreted and applied to type 316LN and HT-9 stainless steels. Seven creep constants of the model,A, B. k, m, λ, γ, andq were determined for type 316LN stainless steel. In order to quantify a damage parameter, the cavity was interruptedly traced during creep for measuring cavity area to be reflected into the damage equation. For type 316LN stainless steel, λ=ε _R /ε* and λ _f =ε/ε _R were 3.1 and increased with creep strain. The creep curve with λ=3.1 depicted well the experimental data to the full lifetime and its damage curve showed a good agreement whenr=24. However for the HT-9 stainless steel, the values of A and A/ were different as λ=6.2 and λ _f =8.5, and their K-R creep curves did not agree with the experimental data. This mismatch in the HT-9 steel was due to the ductile fracture by softening of materials rather than the brittle fracture by cavity growth. The differences of the values in the above steels were attributed to creep ductilities at the secondary and the tertiary creep stages.     

蠕变—热疲劳交互作用的力学机理

随着航空航天、能源和化学工业的发展,高温设备的应用越来越广泛.这些设备在稳态运行中受到蠕变损伤,在起动、停车或工况突变时受到热疲劳或热机械疲劳损伤,潜在危险性极大,一旦发生事故往往是灾难性的.考虑材料的双线性随动强化性质和蠕变特性,研究蠕变-热疲劳交互作用的力学机理,得到如下结论: ①升温和保温过程生成的压缩非弹性应变(塑性应变和蠕变应变)越多,降温过程产生的拉应力和拉应变越大,设计受蠕变-热疲劳损伤的构件时宜优先选择具有较高压缩屈服点和较低蠕变速率的脆性材料.②蠕变影响着循环的应力幅和平均应力,并使它们经历一定数量的循环后达到稳定状态,可以把蠕变-热疲劳损伤等效为热机械疲劳损伤,从而使寿命预测和试验简单可行.     

基于能量密度法预测微动疲劳寿命

通过接触界面的应力应变场和临界平面法计算了能量密度损伤参数,结合疲劳试验得到了能量密度损伤参数-寿命关系曲线中的材料常数,建立了LZ50钢微动疲劳寿命的预测公式。根据裂纹萌生寿命预测效果,将Chen损伤值作为裂纹萌生控制参数。分析了摩擦因数、微动桥半径、循环载荷和微动桥压力对LZ50车轴钢的Chen损伤值的影响,以及CRH2型动车组空心车轴裂纹萌生的位置及寿命。     

镍基单晶高温合金蠕变-疲劳寿命评估方法进展

论述镍基单晶合金的滑移变形机制和疲劳裂纹萌生机理，分别介绍镍基单晶合金蠕变寿命和低循环疲劳寿命分析评估模型；镍基单晶合金蠕变、疲劳寿命的研究方法可分为应用各向异性张量描述非弹性各向异性变形的宏观力学(唯象)模型和基于晶体学滑移变形理论的微观力学模型；晶体取向、平均应力、环境温度、循环频率、循环应力比是影响单晶合金蠕变-疲劳寿命的主要因素。复杂应力状态下的单晶合金多轴低循环疲劳损伤，单晶合金在疲劳-蠕变交互作用下的疲劳损伤和单晶合金的接触疲劳损伤等问题是需要研究的重要课题。     

Improvement of long-term creep life extrapolation using a new master curve for Grade 91 steel

This study aims to improve the long-term creep life extrapolation of Grade 91 (Gr. 91) steel using a new master curve of a hyperbolic sine (“sinh”) form. In the master curve for extrapolating creep rupture life, a controversial point of a polynomial form, which has usually been used in time–temperature parametric methods, was preliminarily indicated. The validity of the new master curve was verified. A large body of creep rupture data for Gr. 91 steel was prepared from different sources of available worldwide data at 500 °C to 700 °C for Gr. 91 steel. The material constants of the Larson–Miller, Orr–Sherby–Dorn, and Manson–Harferd parameters were obtained using the polynomial and sinh forms on the basis of the rupture data. Long-term creep rupture life was extrapolated for up to 60 years using the two forms that defined the master curves. Results of long-term creep life extrapolation showed that the master curve of the polynomial form exhibited overestimation due to the divergent curves in the low stress ranges, whereas the master curve of the sinh form revealed goodness in the low stress ranges beyond the experimental data. The proposed sinh form was superior to the polynomial form. The sinh form could be applied to extrapolate the long-term creep rupture life of other heat-resistant steels. The creep rupture stresses predicted by the sinh function were comparable to those of RCC-MRx code.