基于裂纹萌生和扩展的渗氮钢疲劳寿命预测

以渗氮CrNiW钢的光滑试样和两种缺口试样为研究对象,开展超高周疲劳试验.观察渗氮CrNiW钢的疲劳断口显微组织,分析S-N曲线特性及失效机理,基于裂纹萌生模型和裂纹扩展模型计算渗氮CrNiW钢的萌生和扩展寿命,结合裂纹萌生和扩展寿命计算总疲劳寿命.结果表明:随应力集中系数增加,ΔKFGA小幅降低,ΔKfish-eye减小明显;应力幅值较低时,裂纹萌生寿命占总疲劳寿命的比例很高,裂纹扩展寿命占比很低,基本可忽略;模型预测的总疲劳寿命与试验结果较接近,除个别数据点外,预测结果均在2倍偏差内,预测较准确.     

铝锂合金疲劳裂纹萌生寿命和短裂纹扩展抗力

综述了近期国内外铝锂合金疲劳裂纹萌生和短裂纹扩展行为的研究进展,包括铝锂合金的热处理、微观结构、微观形变行为等与疲劳裂纹萌生寿命、短裂纹扩展抗力的内在联系,较详细论述了裂尖屏蔽理论。作者还用自己有关铝锂合金疲劳短裂纹扩展方向效应和非扩展倾向的研究结果,对该类合金疲劳裂纹萌生寿命、短裂纹扩展抗力与疲劳寿命不对应作出了理论解释。     

分子动力学模拟在裂纹萌生和扩展中的研究进展

介绍了分子动力学模拟的基本原理和算法 ,综述了裂纹萌生和扩展的分子动力学模拟的国内外研究进展情况 ,并探讨了裂纹萌生和扩展的分子动力学模拟发展方向     

装甲车体疲劳裂纹扩展寿命预测方法研究

以多体动力学和线弹性断裂力学为理论基础,基于虚拟样机技术,通过建立履带式装甲车辆的刚柔耦合模型并对其进行虚拟试验测试,获得车体薄弱部位的应力谱数据;结合裂纹形状尺寸及材料的断裂特性,预测出了车体裂纹从初始长度扩展至一定长度所经历的寿命里程,从而提出了一种比较实用的预测装甲车体疲劳裂纹扩展寿命的技术方法。     

用SQCE理论计算疲劳裂纹扩展速率及剩余寿命

对用奇异准谐调元理论进行疲劳裂纹扩展速率和剩余寿命的数值计算做了初步探讨，计算结果与实验结果完全吻合。因此，用ＳＱＣＥ理论计算实际结构的疲劳裂纹扩展速率和剩余寿命，可以达到节省时间，材料和经费的目的。     

抽筒子疲劳裂纹扩展研究及剩余寿命预测

针对炮闩机构的抽筒子爪部出现疲劳断裂的问题,研究抽筒子的疲劳裂纹扩展及剩余寿命预测。针对抽筒子材料45CrNiMoVA,开展室温下断裂韧度和疲劳裂纹扩展试验,测试材料的断裂韧度,结合实验数据拟合得到Paris断裂公式。通过对抽筒子裂纹扩展因素的研究得到:应力由300 MPa减小至200 MPa时,剩余寿命增幅最大,增大约3.2倍;初始裂纹长度从0.5 mm增大到1 mm时;剩余寿命减小幅度最大,减小约1.8倍;当材料的断裂韧度越大,剩余寿命越大,且增长的趋势越来越缓慢。     

基于裂纹形成及扩展的火炮闩体寿命研究

某自动武器定型试验实弹射击累计523 发时,静检发现闩体出现约1 mm 深裂纹,为了 判定损伤闩体剩余寿命是否满足使用要求,应用解析与数值模拟方法,对闩体裂纹形成阶段的寿命 和扩展阶段的寿命进行了分析计算。结果表明,在常温正装药条件下,考虑闩体实际加工表面粗糙 度对疲劳寿命的影响,计算总体寿命不小于1 650 发,可满足闩体的设计要求。同时,对闩体疲劳 裂纹形成的影响因素进行了分析,根据分析计算结果,采取了减小闩体局部表面粗糙度措施,使该 火炮闩体寿命提高到1 800 发以上。     

身管内壁裂纹扩展特性及剩余寿命研究

火炮发射过程中身管内膛环境十分恶劣,经过一定射击发数后内膛往往出现不同程度裂纹,影响身管寿命及发射安全性。采用有限元软件建立了包含膛线及不同位置初始裂纹的身管有限元模型,基于线弹性断裂力学理论研究了膛压、弹带摩擦力、自紧残余应力等载荷作用下身管内壁不同位置初始裂纹的扩展特性,得到了影响身管疲劳裂纹扩展寿命的危险因素为身管内壁阴线纵向裂纹,基于疲劳裂纹扩展理论,以临界断裂韧度为失效判据,获得了无镀层身管在包含不同数量初始裂纹时的剩余寿命。研究对于火炮身管的发射安全性评估、寿命预测及寿命提升研究具有重要的参考价值。     

考虑高强度钢加工表面完整性的背应力能法疲劳寿命预测模型

循环应变能法从疲劳损伤机理的角度对疲劳寿命进行预测,能够很好地解释疲劳断裂行为,故得到广泛应用。然而,对材料整体性能的大量试验研究中常常不考虑加工表面完整性,从而影响了能量法的预测精度,为此提出一种考虑加工表面完整性的循环背应力能法疲劳寿命预测修正模型,通过引入残余应力随深度围成的面积作为影响因子来考虑加工表面层力学特征对总背应力能的影响,将微裂纹不扩展阈值作为影响因子表征表面层几何和组织特征对总背应力能的作用。研究结果表明：针对淬火回火前的重载车辆扭力轴高强度钢材料,考虑加工表面完整性的修正模型疲劳寿命预测误差分散带缩小38%,预测精度提高25%,与疲劳断裂后实时统计单周次循环背应力能密度的模型具有相同的误差分散带(1.25倍),克服了传统能量法需要在疲劳试验后才能进行寿命预测的缺点;针对淬火回火后的超高强度钢材料,考虑加工表面完整性的修正模型疲劳寿命预测精度从72.7%提升到了92.2%,克服了疲劳断裂后实时统计单周次循环背应力能密度预测模型的失效性,误差分散带从3.30倍降到了1.41倍;新模型提高了能量法在不同加工表面层特征的适用性,实现了面向服役性能的加工表面完整性评价。     

ε机在曲轴疲劳裂纹扩展预测中的应用

机械构件的疲劳裂纹的扩展行为往往表现出阶段性,疲劳失效作为一个系统耗散过程,在不同的扩展阶段内必然隐含着一些内部模式的演变,如果建立一种相对初始状态模式的异常测度对这些演变模式进行动态、实时的识别并进行预测,则可为预防破坏性疲劳失效事故的发生和科学合理地制定维修计划提供参考依据。本文对曲轴疲劳试验过程中谐振台架的振动加速度进行了测录,并采用基于复杂系统隐含模式发现的异常检测算法（e机）对这一监测信号进行分析,计算了其在各个时间段中的异常度曲线。与曲轴疲劳裂纹扩展速率曲线进行对比,分析了。机对裂纹扩展模式的预测能力。     

疲劳过程中沿晶裂纹萌生与扩展的机理

本文阐述了几种沿晶疲劳裂纹萌生与扩展的机制,试图从晶界结构、晶粒之间的形变不协调性和晶界与晶内滑移位错的交互作用等方面分析沿晶开裂的本质过程。     

用最大正应力法则确定层状复合材料中疲劳裂纹的扩展方向

针对层状复合材料中疲劳裂纹扩展的复杂路径,用最大正应力法则探讨了疲劳裂纹的扩展方向问题;并利用有效解决高梯度问题的数值方法--任意线法对实测试件进行了数值分析;所预测的裂纹扩展方向再与铝片构成的层状复合材料进行疲劳断裂实验的结果相对比,二者完全一致.这种一致性不仅初步证明了这一方法的正确性和适用性,并为疲劳裂纹扩展全过程的解决提供了必要的基础.     

多股螺旋弹簧疲劳寿命影响因素

多股螺旋弹簧(简称多股簧)是一种由多根钢丝螺旋绞绕成钢索而形成的圆柱螺旋弹簧,目前关于多股簧在疲劳失效领域的研究较少.针对多股簧疲劳失效的问题,以实际应用中的多股簧为研究对象,从多股簧钢丝断裂特征和多股簧几何参数对其疲劳寿命的影响进行分析研究.结果表明:钢丝表面缺陷是造成裂纹萌生降低疲劳寿命的主要原因,钢丝表面缺陷包括...     

中锰铸钢疲劳裂纹扩展行为研究

采用疲劳裂纹扩展速率试验方法中的紧凑拉伸试验 (CT试验 ) ,得到了中锰铸钢疲劳裂纹扩展速率的数学表达式 ;用 SEM和微区相结构测试技术分析了中锰铸钢在疲劳裂纹扩展过程中的行为特点。研究表明 ,中锰奥氏体铸钢在疲劳裂纹扩展过程中 ,裂纹尖端将由应变诱发奥氏体向马氏体转变并伴有相变塑性产生 ,从而延缓了裂纹的扩展速率     

基于ABAQUS的H13钢裂纹扩展数值模拟

模具的断裂及裂纹萌生与扩展问题一直是影响模具寿命的重要因素。在扩展有限元法基本原理的基础上,以ABAQUS为平台,利用XFEM模拟模具钢H13的裂纹扩展问题,得到单边缺口拉伸试件的裂纹扩展过程及裂纹尖端的应力分布和变化曲线。研究载荷、裂纹长度、构件几何参数对裂纹尖端应力强度因子的影响,输出静态裂纹的应力强度因子,并与解析解进行比较。结果表明,扩展有限元法能够有效进行裂纹开裂及扩展过程的仿真。数值模拟不受单边边界条件的制约,无需单元的局部加密,有效减少单元数量,节省了计算成本。     

40CrNi2Si2MoVA钢显微组织对冲击疲劳裂纹扩展速率的影响

本文研究了40CrNi2Si2MoVA超高强度钢在油淬和270℃等温淬火两种热处理状态下,显微组织对冲击疲劳裂纹扩展速率(稳态扩展区)的影响。结果表明,在应力强度因子△K较小时,等温淬火组织中da/dN较低,而在△K较大时,油淬组织中da/dN较低;这与在裂纹扩展不同阶段残余奥氏体(A_R)对da/dN的作用不同有关。     

疲劳裂纹形核寿命的细观概率模型

裂纹形核是结构疲劳损伤演化的初级阶段。基于Tanaka-Mura微裂纹形核机制,提出恒幅交变载荷下结构表面疲劳裂纹形核寿命的细观概率模型。设细观尺度的晶粒尺寸、晶粒取向欧拉角为随机变量,借助Schmidt因子建立细观主应力与分解切应力之间的关系。考虑到晶粒取向随机性和紧邻晶粒影响因素,导出分解切应力变程的概率分布。进一步运用矩法和次序统计量模型获得任一晶粒中疲劳裂纹形核寿命和结构热区晶粒群多裂纹分散形核寿命的概率分布。数值算例验证了所提模型与方法的可行性和合理性。新模型在裂纹形核寿命研究中引入了细观物理参数和几何参数的概率统计信息,可为多晶体金属结构件的疲劳可靠性评估和抗疲劳概率设计开辟精细化分析的新途径。     

变幅加载条件下的疲劳寿命预测

在疲劳累积损伤分析的基础上得出了对数累积损伤模型，阐明了变幅加载条件下疲劳损伤的累积特征和寿命预测方法。对数累积损伤模型作为—个失效判据，已在某中口径自动舰炮输弹簧的疲劳寿命预测中得到较满意的应用。研究表明，应力水平改变时，损伤因子D发生不连续变化是导致加载顺序效应的重要原因。     

渗碳钢中疲劳裂纹的萌生与扩展

在渗碳试样疲劳断口上,通常能看到一个小而光滑的穿晶起始裂纹,周围是大面积的沿晶区域,裂纹可以位于表面或表面以下。迄令,尚不知第一条小裂纹是如何萌生和如何长大的,以及沿晶部分是否真是疲劳裂纹。为阐明这一点,在承受弯曲疲劳的渗碳梁型试样上进行了裂纹萌生与扩展的研究。用醋酸纤维素复型记录表面裂纹形状,再用显微镜仔细观察其复型。由一系列复型的观察结果就能估算出裂纹长大速率。根据从复型和断口得到的资料讨论了裂纹的萌生机制。本文还提供了由最终断裂的实际裂纹形状计算的断裂韧性数据。