45^#钢在高周疲劳循环下的循环软化问题的研究

通过研究４５＾＃钢疲劳循环后材料的力学性能来反映高周疲劳产生的材料软化现象，取得了一些进展。实验结果与假设基本一致。     

45钢高低周复合疲劳寿命的试验研究

本文以４５钢为例,系统研究了高低周复中载下的复合循环应力比,高周循环次数,高周循环频此对复合疲劳寿命的影响,并建立了复合循环应力比和高周循环次数与复合疲劳寿命之间的关系式,结果表明：复合疲劳寿命随应力比和循环次数的增加而明显降低,高周循环频率对复合疲劳寿命没有影响。     

多轴载荷下AI-Mg-Si合金的循环特性及其机理

目的研究Al-Mg-Si合金在多轴比例和非比例载荷下的疲劳循环特性及其微观机理，为疲劳寿命估算公式的建立提供理论依据．方法宏观力学实验分析循环特性．结合透射电子显微镜分析不同加载路径下和不同的等效应力幅下的疲劳材料的位错结构特征．结果相同加载路径下，随着等效应力幅的提高，疲劳寿命降低，材料的循环硬化越来越显著，位错结构由不明显的交叉滑移过渡到明显的“迷宫”状特征．结论Al-Mg-Si合金的循环特性对加载路径和等效应力幅有强烈的依赖性，硬化越显著疲劳寿命越低．     

无纺结构麻纤维复合材料疲劳性能及失效机理

近年来,以可持续性为特征的麻纤维因其在环境可接受性和商业可行性方面的优势而备受关注。以麻纤维代表之一的洋麻毡为增强材料,不饱和聚酯(UP)为基体,采用手工叠层和模压成型的方法制备了洋麻/UP复合材料。设计低周疲劳(低速低循环疲劳)和高周疲劳(高速多循环疲劳测试)来探讨其疲劳性能和疲劳极限,重点观察不同疲劳测试条件下麻纤维的断裂形态和失效机理。     

锌铝合金和铜合金的低周疲劳性能研究

本文对ＺＡ２７和ＺＣｕＳｎ１０Ｐ合金在室温下的循环应力应变特性进行了测试，得到了两种材料的循环应力－应变曲线。对两种材料的疲劳试件断口进行了分析。结果表明：ＺＡ２７合金表现为循环软化，疲劳断口为准解理。ＺＣｕＳｎ１０Ｐ１表现为循环硬化，疲劳断口以韧窝和疲劳辉纹为主。     

Q345高周疲劳失效机理及固有耗散能研究

双相钢Q345多用于建筑或机械结构的承力构件,循环载荷的长期作用使得构件在低于其静强度的载荷条件下发生疲劳断裂,经济可靠的强度设计需要对材料的疲劳失效进行研究。作者利用电磁谐振高频疲劳试验机,在载荷频率140 Hz、应力比为-1条件下,得到不同失效概率时材料高周疲劳（10⁴周次< 疲劳寿命< 10⁷周次）应力-寿命（S-N）曲线。利用扫描电子显微镜观察材料受到循环载荷作用后的显微结构的变化和疲劳失效后试样的断面微观形貌,研究材料疲劳裂纹的萌生和扩展。同时,利用红外热像仪记录Q345试样表面的温度场随循环载荷作用周次的变化,研究材料在高频循环载荷作用下的固有耗散能。双相钢Q345在高频循环载荷作用下的疲劳失效主要是由于铁素体-珠光体双相结构在循环载荷作用下的微观强度差异使得微观裂纹首先萌生于相对薄弱的铁素体晶粒,且随循环载荷周次的增加而裂纹逐渐扩展。珠光体晶粒对疲劳裂纹的扩展起阻碍作用,使得疲劳裂纹沿铁素体或铁素体与珠光体之间的晶界向前扩展。当载荷幅值低于其高周疲劳极限时,试样表面温升不明显;有限寿命的载荷条件下,试样表面温度场的变化受到材料微观变形的影响,基于试样表面温度场的变化,能快速确定材料的高周疲劳强度极限。高频循环载荷作用下,单位体积材料的固有耗散能与载荷之间呈非线性关系,在热力学框架内建立了材料的固有耗散能表征模型。     

16MnR钢中温低周疲劳行为研究

通过16MnR钢在中温环境范围内应力控制模式下的低周疲劳试验,研究了环境温度对16MnR钢疲劳性能的影响以及300℃、420℃时材料的循环响应.研究表明: 材料在300℃左右存在"篮脆"现象,疲劳强度明显高于其他温度;在同一温度下,随着平均应力和应力幅度的升高,材料的循环蠕变速率增大;在300℃、420℃两种温度环境下材料表现出循环相关硬化和Masing特性;ASME低周疲劳设计曲线适于16MnR钢300℃时的疲劳设计,但不适于420℃时的疲劳设计.     

交变载荷下孔边局部应力应变分析

用弹塑性有限元法研究了中心带孔板在交变载荷作用下孔边的应力应变分布及其随循环次数变化的规律，其中考虑了材料的非线性和交变载荷下的瞬态σ－ε关系。通过对ＬＹ１２－ＣＺ材料的数值分析，表明在孔边存在循环硬化现象。找出了应变增量随循环次数变化的基本规律，且数值分析和实验测量结果吻合较好。提供的分析方法将有助于提高疲劳裂纹萌生寿命的估算精度。     

AZ91D应变状态下低周疲劳行为的研究

对AZ91D镁合金进行了应变控制单轴加载的低周疲劳试验研究,结果表明：AZ91D镁合金在低周载荷下,当循环应变幅值小于0．4％,材料表现出循环软化．随着循环应变幅值的增加,材料表现出明显的循环硬化现象;且随着应变幅值的增加材料的附加强化程度增大．当总应变幅大于1．0％,曲线的斜率基本不变,即循环应变硬化率大致相同．应变幅值对材料低周疲劳寿命有较大影响,随着应变幅值的提高,疲劳寿命降低．运用Coffin-Manson公式进行寿命预测,在高应变幅值下有较好的一致性．     

1.25Cr0.5Mo钢疲劳蠕变及免于蠕变失效分析

为对高温环境下CrMo钢设备的安全使用进行评估，提出了1.25Cr0.5Mo钢免于蠕变评定的判定条件.进行了1.25Cr0.5Mo钢540　℃环境下应力控制的疲劳蠕变交互作用的试验，得到了材料的循环硬化特性曲线，并对不同应力幅和平均应力条件下非弹性应变、平均应变、非弹性应变能随循环周次的变化规律进行了研究，建立了第一类、第三类疲劳蠕变交互作用断裂特征图.研究结果发现，在应力幅略小于平均应力的条件下，材料产生疲劳蠕变交互作用，材料断裂寿命下降较快，材料断裂延性达到最低.当应力幅大于等于平均应力时，可忽略蠕变因素的影响，材料可免于蠕变评定.     

16MnR钢超高周疲劳性能实验

用超声振动疲劳技术研究了16MnR钢的高周与超高周疲劳性能。实验在室温下进行,应力比R=-1,频率20kHz,采用狗骨形试样。试验获得了16MnR钢在10^5～10^9范围内的疲劳寿命曲线（S-N曲线）,结果发现曲线呈缓慢下降趋势,在10^7周次以后,试样仍未发生疲劳破坏,不存在传统意义上的疲劳极限。用电子扫描电镜对16MnR的高周和超高周疲劳断口进行了微观观测,结果发现,疲劳裂纹萌生于试样表面,未观察到含铁材料通常在超高周实验中出现的“鱼眼”现象。     

低周疲劳过程中的非弹性响应和热响应

材料的疲劳是能量耗散过程。低周疲劳过程的非弹性响应反映了机械能耗的规律，而热响应则能够表征疲劳过程的热耗散规律。通过低周疲劳试验，研究了40CrNiMoA在循环加载过程的软化／硬化规律以及机械能耗规律，并利用细小热教电阻测量了试祥在加载过程中的温度变化以及温度涨落规律。     

Incoloy 825镍基合金的低周疲劳行为

为了研究Incoloy 825镍基合金的循环应力响应行为和低周疲劳行为,在室温和760℃下进行外加总应变幅控制下的疲劳实验,确定了合金在不同温度下的应变疲劳参数.利用透射电子显微镜和扫描电子显微镜分析了合金疲劳变形后的位错亚结构与断口形貌.结果表明,室温下合金呈现先循环硬化后循环软化的特征,而在760℃下合金则呈现先循环硬化后循环软化或循环稳定的特征.在不同温度下合金的塑性应变幅、弹性应变幅与断裂时的载荷反向周次之间均呈现单斜率线性关系,并分别服从Coffin-Manson和Basquin公式.在室温和760℃下合金的低周疲劳变形机制主要为平面滑移,且疲劳裂纹均以穿晶方式萌生和扩展.     

Q345B母材及其焊接接头的低周疲劳行为

对Q345B及其光滑焊接接头的低周疲劳行为进行了试验研究.采用轴向对称应变控制方法,保持恒定应变速率为0.005 s-1,在0.3％～0.7％的应变范围内,在电液伺服疲劳试验机上测定了Q345B及其光滑焊接接头的低周循环应力响应特征、应变-寿命、应变-能量关系,并进行了对比分析.结果显示,Q345B母材在应变幅度低于和高于0.4％时分别呈现明显的循环软化和硬化现象,而焊接接头出现显著的硬化现象.与母材相比,焊接接头的低周转变寿命、疲劳强度和疲劳寿命明显减小.通过试验数据确定了Q345母材及其焊接接头Coflin-Manson关系的合理参数,建立了应变幅度-疲劳寿命及能量-寿命关系式.力学不均匀性引起的循环硬化趋势增加是导致焊接接头低周疲劳性能减低的主要原因.     

玻璃陶瓷在循环应力作用下的疲劳研究

本文选用水、空气、煤油三种介质，对一种典型可切削玻璃陶瓷在循环载荷作用上的疲劳特性进行了研究。结果表明，循环疲劳对介质不敏感，循环疲劳对最大应力敏感主要是机械疲劳过程。循环载荷对材料造成附加损伤，降低材料的寿命。     

预应变及超载及疲劳裂纹扩展的影响

考察了国产18MnHP钢材预先塑性应变对疲劳裂纹扩展的影响，研究了国产18MnHP钢材和国产LY11－CZ铝合金单峰超载所引起的疲劳所引起的疲劳裂纹扩展的延迟阻碍现象，通过实验结果分析可知：（1）单调预拉塑性应变对疲劳裂纹扩展速率无影响；（2）预先拉压循环塑性应变导致对疲劳裂纹扩展速率的提高，是由循环塑性应变造成损伤所引起的；（3）超载后裂尖前沿材料的应变硬化不是导致延迟阻碍现象产生的原因，而宜用裂纹效应来解释延迟阻碍现象。     

薄板件自然疲劳裂纹扩展SBFEM仿真方法

自然疲劳裂纹扩展(NFCG)对关键部件的整体寿命有着重要影响,且机理复杂,几十年来被广泛研究。该文首先引用了基于疲劳裂纹扩展现象观察的NFCG模型,并利用比例边界有限元(SBFEM)方法模拟NFCG现象,提出了一种计算策略,预测不同厚度试样在不同循环加载条件下的疲劳寿命。本工作所建立的仿真策略可深入探讨加载条件、试件厚度和材料特性对自然疲劳裂纹扩展过程的影响,为实际试件设计、材料选择和涡流检测提供了有益的工具。     

TiB2P／2024Al复合材料高周疲劳损伤机制

为了研究颗粒增强金属基复合材料的高周疲劳损伤机制,对压力浸渗法制备的TiB2P／2024Al复合材料进行了轴向疲劳实验,采用扫描电子显微镜观察了疲劳断口．结果表明:裂纹多萌生于材料的内部缺陷处;损伤模式主要为基体微孔聚集型损伤和颗粒-基体之间界面脱黏,颗粒开裂现象极少;裂纹的主要扩展区呈现韧窝和细小疲劳辉纹共存的特征．较小的增强颗粒降低了材料内部局部应力集中,弥散化了损伤的萌生位置的空间分布,增加了微裂纹的偏折和分岔的可能性,充分发挥了基体的塑性,进而提高了材料的疲劳性能．     

切口试件的激光处理对其疲劳寿命的影响

针对切口试件根部经激光处理后，材料在光斑直径大小东南人的组织硬化，从而使试件的旋弯疲劳过程由３个阶段变为５个阶段，研究了疲劳寿命在不同应力状态下的变化过程，由Ｐａｒｉｓ公式给出了计算疲劳寿命的公式，并分析了寿命变化的原因。     

镍基高温合金GH4049的高温低周疲劳行为

研究了锻造镍基高温合金在500—800℃温度范围内的循环应力响应和疲劳寿命行为．结果表明，在各种温度和较高应变幅下，合金均呈现循环硬化；在相同应变范围下，合金的疲劳寿命随着试验温度的升高而降低．此外，利用扫描电子显微镜对疲劳试样的断口进行了分析．