15MnVN钢疲劳性能的实验研究

总结了15MnVN钢56mm厚正火板材的疲劳实验研究结果,给出了S-N曲线和疲劳裂纹起始寿命曲线的表达式以及疲劳极限和裂纹起始门槛值。研究结果表明,疲劳裂纹起始门槛值是在切口根部不造成疲劳损伤的上限当量应力幅值;拉伸超载对15MnVN钢的疲劳裂纹起始寿命没有影响。本文对上述实验研究结果的工程应用进行了讨论,并提出了在进行变幅载荷下疲劳裂纹起始寿命模拟试验和寿命估算时如何截除载荷谱中的小载荷的建议。     

低碳低合金钢及焊接件的寿命估算

总结了拉伸超载对低碳低合金钢及其焊接件疲劳性能的影响的实验结果,并据此提出了寿命估算模型。本文的实验结果再次表明,载荷谱中的大、小载荷交互作用可用超载效应予以定量地表征。低碳低合金钢切口试件和焊接件的超载效应接近于零,因而可用 Miner 定则和裂纹起始寿命曲线估算变幅载荷下的始裂寿命,无需考虑载荷交互作用。对于光滑试件超载产生负效应,因而在寿命估算时应考虑载荷交互作用效应和载荷顺序效应。     

基于等效裂纹法的桥(门)式起重机箱形梁疲劳寿命估算

针对起重机箱形梁结构及其受力情况复杂的特点,提出了一种以疲劳试验数据为基础的等效裂纹法来估算疲劳寿命。疲劳试验数据能够很好反映结构疲劳危险处的应力集中影响。箱形梁疲劳危险点处的应力集中影响可以大概等效为一未焊接平板上具有一等效裂纹,并用Paris公式计算等效裂纹的扩展寿命。通过将该方法的估算结果与文献中的疲劳试验结果进行对比分析,文中方法对于常幅载荷作用下的疲劳寿命估算是有效可行的,而对于变幅载荷作用下的疲劳寿命估算还有待进一步研究。     

孔挤压与超载复合强化对LY12CZ铝合金疲劳裂纹起始寿命的影响

研究了孔挤压与超载复合强化对LY12CZ铝合金疲劳裂纹起始寿命的影响。实验结果与分析表明,孔挤压与超载复合强化对LY12CZ铝合金的疲劳裂纹起始寿命及裂纹萌生、扩展特性的影响和孔挤压单一强化效果相同。此外还给出了复合强化后LY12CZ铝合金疲劳裂纹起始寿命的定量表达式,以及变幅载荷下LY12CZ铝合金孔挤压件疲劳裂纹起始寿命的估算新方法。     

估算谱载下疲劳裂纹起始寿命的等寿命法

提出了一种新的估算谱载下疲劳裂纹起始寿命的方法，即等寿命法。该算法主要依赖于等幅试验结果，简便实用；同时能够反映变幅疲劳的基本特性。试验评估结果表明，该方法的预测能力明显优于当量损伤等其他十三种方法。     

金属疲劳裂纹起始寿命的估算

本文给出了根据拉伸性能(和疲劳极限) 估算金属材料疲劳裂纹起始寿命的公式和方法,并且估算了几种常用的、具有不同性能的钢和铝合金的疲劳裂纹起始寿命。估算的疲劳裂纹起始寿命与实验结果符合得很好。这表明本文所引用的疲劳裂纹起始寿命公式及估算方法是有效的、实用的。     

屈服强度与疲劳裂纹起始寿命间的关系

本文根据近期的理论和实验研究结果,阐明金属材料的屈服强度对疲劳极限、疲劳裂纹起始门槛值,以及长寿命范围内的疲劳裂纹起始寿命有重大影响。屈服强度高的材料,在低的循环应力和长寿命范围内,不论在恒幅或变幅载荷下均具有较长的疲劳裂纹起始寿命,因而总寿命也较长。因此,在机械和结构设计时应优先选用具有高屈服强度的材料;其次,还要考虑到材料要具有高的屈强比,以及抗拉强度与断面收缩率的积。在生产检验中应重点检验材料的屈服强度。应当说明的是,屈服强度以及本文所引的疲劳裂纹起始门槛值是按工程实用需要定义的,因而它们之间的关系是经验关系,缺少理论上严格的论证,所以还需作进一步的理论研究。     

汽车钢板拉剪点焊接头疲劳寿命分析

讨论了恒幅及变幅载荷作用下,拉剪点焊接头的疲劳性能,并应用断裂力学对实验结果进行了分析和整理。对于母材断裂伸长率较大、载荷水平较低的试件,其疲劳寿命较好地符合疲劳损伤累积的线性理论。而伸长率小、载荷水平高的试件则表现出较明显的裂纹扩展特征。实验结果还表明,焊接时由于钢水挤出,在焊点附近形成的“散花”有利于提高疲劳寿命。     

低碳低合金钢的变幅疲劳寿命估算

分别用15MnVN钢旋转弯曲试样和经过锤击后的16Mn钢对焊接头，试验研究了带存活率的变幅疲劳寿命估算方法。结果表明，在同一应力水平下，所用试样的常幅疲劳寿命服从对数正态分布。本文首先给出了以当量应力幅表示的疲劳寿命表达式，以及带存活率的疲劳寿命表达式，并进一步给出了带存活率的变幅疲劳寿命估算方法和估算结果。最后通过变幅疲劳寿命试验结果进行了验证，表明本文的估算结果是精确的。     

服从正态分布随机载荷作用下齿轮弯曲疲劳试验研究

根据齿轮传动过程中普遍承受的高斯分布载荷谱,编制了试验用随机变幅疲劳载荷谱,在MTS电液伺服疲劳试验机上利用成组试验方法完成了该随机载荷作用下全寿命齿轮弯曲疲劳试验,得到了特定变差系数高斯分布载荷谱下齿轮弯曲强度的R-S-N曲线。试验结果证明,随机变幅疲劳试验得出的轮齿疲劳寿命低于由疲劳载荷上限值取为载荷谱均值的恒载荷疲劳试验得出的疲劳寿命,因此,如果采用后者的试验结果去估算实际服役中的齿轮的弯曲疲劳寿命是非常危险的。对随机载荷下的齿轮设计的疲劳极限的理论值进行了预测,并与试验结果进行了比较。结果表明,理论分析结果与试验结果基本相符。