加载载荷对ADB610钢疲劳裂纹扩展性能的影响研究

针对ADB610新型低碳贝氏体钢,采取紧凑拉伸试样、恒幅加载方式,在应力比为0.1时进行3种不同加载载荷下多试样的疲劳裂纹扩展试验,并测出裂纹扩展长度a和循环寿命N的a-N试验数据。然后采取七点递增多项式法对a-N试验数据拟合计算疲劳裂纹扩展速率。结果表明,加载载荷较小时,ADB610钢循环寿命较长;在疲劳裂纹扩展的初始阶段,加载载荷小的疲劳裂纹扩展速率相对较慢,但随着疲劳裂纹逐渐扩展,加载载荷小的疲劳裂纹扩展速率反而更大一些。     

降K试验下ADB610钢的疲劳裂纹扩展性能

在厚度为20 mm的ADB610钢板上截取10个取样相同、试样尺寸相同、加工相同的CT试样,采用降K试验法进行疲劳裂纹扩展试验,得到裂纹扩展长度a与裂纹扩展寿命N之间的关系。对每个试样的a-N试验结果,采用一次七点递增多项式拟合方法,运用MATLAB软件编程,分别计算出每个试样基于Paris公式的疲劳裂纹扩展速率表达式。将10个试样Paris公式中的参数取平均值,得到均值裂纹扩展速率表达式,从而得到ADB610钢板采用降K试验时疲劳裂纹扩展性能的规律。     

加载历史和裂纹闭合对疲劳裂纹扩展行为影响的数值模拟

采用不同应力比条件下的16MnR钢紧凑拉伸试样,设计了三种有限元分析模型,即不考虑加载历史效应的静态裂纹扩展模型,同时考虑加载历史和裂纹闭合的动态裂纹扩展模型以及仅考虑加载历史的伪动态裂纹扩展模型,对疲劳裂纹闭合过程、裂纹尖端的应力-应变迟滞环、疲劳损伤和裂纹扩展速率进行了数值模拟与分析,进而着重探讨了加载历史和裂纹闭合影响疲劳裂纹扩展行为的交互作用机制。结果表明：对于同类分析模型,应力比越大越不容易产生裂纹闭合;而在应力比相同的情况下,加载历史引起的残余压应力对裂纹闭合有明显的促进作用。裂纹闭合效应阻碍了平均应力的松弛,减小了裂纹尖端附近的应力-应变场强度、疲劳损伤和裂纹扩展速率,而加载历史引起的残余压应力则加快了平均应力的松弛和抑制了棘轮效应。与实验结果比较发现,只有同时考虑了裂纹闭合效应和加载历史影响的动态裂纹扩展模型,才能对疲劳裂纹扩展行为进行准确、定量的模拟。     

微观组织对贝氏体钢疲劳裂纹扩展行为的影响

为了研究组织对疲劳裂纹扩展行为的影响,对3种不同贝氏体组织钢进行了疲劳裂纹扩展实验,并采用SEM和EBSD等方法对裂纹进行了分析.结果表明,板条贝氏体组织在近门槛区和稳定扩展区阻碍裂纹扩展的能力最强,具有最小的裂纹扩展速率.板条贝氏体组织中的大角度晶界使裂纹更容易发生偏折,导致断口表面粗糙度增加,裂纹扩展受到较强的粗糙度诱导裂纹闭合效应的作用.随着ΔK的增大,塑性诱导裂纹闭合效应取代粗糙度诱导裂纹闭合效应开始占据主导作用,是板条贝氏体组织中裂纹扩展速率对ΔK的变化较敏感的原因.     

淬火微观组织对重轨钢疲劳裂纹扩展速率的影响

以U75V重轨钢CT(Compaction test)试样为研究对象,分别研究了冷速为3℃/s、5℃/s及空冷轧态的组织对稳定区(疲劳扩展Ⅱ区)疲劳裂纹扩展速率的影响,疲劳试验在高频共振疲劳试验机上进行。研究结果表明:疲劳裂纹扩展速率随着珠光体片层间距的减小而降低,冷速由大到小(5℃/s、3℃/s、空冷)所对应的n值分别为3.603 05、3.631 18和3.885 28;珠光体组织的疲劳裂纹断裂形式主要以穿晶断裂为主,同时伴随部分沿晶断裂;片层间距影响裂纹扩展路径的偏折程度,偏折程度随片层间距的减小而增大,增大的裂纹偏折路径对裂纹扩展的阻碍作用增强,有利于疲劳裂纹扩展速率的降低。     

应变时效对ADB610钢冲击韧性的影响

采用最小二乘法、相关系数检验法和K-S检验法分别对ADB610钢42 mm厚度钢板在5%应变时效处理前后冲击韧性进行正态分布拟合检验分析,认为两种情况下的冲击韧性值都服从正态分布。采用F检验法和t检验法对应变时效处理前后的冲击韧性进行标准差和均值的检验研究,认为5%应变时效处理对ADB610钢42 mm厚度钢板冲击韧性值的标准差和均值都无显著性差异,即ADB610钢42 mm厚度钢板的冲击韧性对5%内的应变时效处理不敏感。     

轴取钢疲劳裂纹扩展速度的研究

研究了轴承钢碳化物及晶粒细化对轴承钢疲劳寿命的影响，结果表明：细化轴承钢中的碳化物可以使其疲劳裂纹扩展速率下降，而同时细化轴承钢中的碳化物和晶粒，会使其疲劳裂纹扩展速率下降更明显。     

变幅对载对疲劳裂纹扩展影响的实验分析

本文根据实验考察了低合金钢等厚度三点弯曲试件在变幅加载后的裂纹扩展情况。分析了变幅加载对疲劳裂纹扩展的影响，由实验分析得出了影响延缓期间疲劳裂纹扩展的主要因素是变幅加载峰值造成的塑性区及裂纹尖端的钝化程度，从而由实验结果得出单个变幅过载及五千次以内变幅过载对随后低载荷恒幅疲劳裂纹扩展有延缓作用。     

几种高强度钢腐蚀疲劳裂纹扩展行为的研究

本文研究了ＧＣ－４，３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ和３００Ｍ超高强钢的腐蚀疲劳裂纹扩展行为。考虑了环境，热处理制度，应力比和频率对裂纹扩展的影响。研究结果表明：腐蚀环境和热处理制度对疲劳裂纹扩展有显著影响。在侵蚀性环境中随频率降低，裂纹扩展大幅度上升，随应力比提高，环境影响加剧。利用扫描电镜对试样断口形貌进行了分析，并讨论了高强钢的腐蚀疲劳机理。     

Ⅱ型加载条件下疲劳裂纹扩展试验研究

对４种金属材料在Ⅱ型加载条件下的疲劳裂纹扩散行为进行的试验研究表明：在Ⅱ型加载条件下，裂纹可能仍沿Ⅱ型方向继续扩展，亦可能发生分支转变成Ⅰ型甚至Ⅰ＋Ⅱ型扩展，主要取决于材料本身的性质和它们的微观结构以及应力水平。当裂纹仍沿Ⅱ型方向扩展时，其扩展速率比相当应力水平的Ⅰ型裂纹扩展速率要大得多。     

压力容器用钢低周疲劳表面裂纹扩展速率试验研究

压力容器的表面裂纹常常会导致低周疲劳破坏.因此,研究压力容器用钢的低周疲劳表面裂纹扩展规律,具有重要意义.本文在带有上下对称圆弧板状试样的上圆弧几何中心,加工预制了半椭圆表面裂纹,以模拟压力容器具有表面裂纹时的特点.同时,在上圆弧一侧设计加工了特定形状和尺寸的刀口,装卡COD位移规,用来控制表面裂纹前缘的应变.以10C...     

Fatigue Crack Propagation in Plain Carbon Dual-phase Steel

The effect of volume fraction V_M and carboncontent(%C)_M of martensite was studied on the fa-tigue crack propagation behaviour of plain carbonmartensite plus ferrite M+F dual-phase steel.Theexperimental results show that the △K_(th)decreasesand da/dn increases with increasing V_M and(%C)_M at a load ratio R=0.05.High△K_(th)valuesare obtained by obvious crack closing ability causedby high roughness of the fractured surfaces.     

悬臂弯曲加载低周疲劳表面裂纹扩展路径的曲折性研究

通过悬臂弯曲加载方式,采用逐级递增的六级名义应变水平作为控制模式,完成了四件试样10CrNiMo钢的低周疲劳表面裂纹扩展速率(SCPR)试验。试验发现,在每级名义应变水平控制下,SCPR整体上趋于某一稳定值,但局部裂纹扩展出现时快时慢现象,在低名义应变水平控制下尤为明显。对上述现象进行了分析,结果表明:出现局部裂纹扩展不稳定的原因是由于表面裂纹扩展的路径呈现转折和分叉的曲折性特征,转折和分叉通常会降低表面裂纹的扩展速率,但有时也会加速表面裂纹的扩展。     

10Ni5CrMoV钢双轴弯曲应力下表面裂纹疲劳扩展特性研究

以10Ni5CrMoV钢为研究对象,在加载条件与构件使用环境相近条件下,在原板厚大尺寸试样表面引入人工缺口模拟实际构件中存在的类表面裂纹缺陷,采用双轴弯曲疲劳试验方法,开展原板厚大尺寸试样双轴弯曲应力下的表面裂纹疲劳扩展特性试验研究。结果表明,裂纹半长c和裂纹深度a都随循环次数N单调递增,且曲线a-N满足一定的线性关系。建立表面裂纹半长c与深度a之间的定量关系式预测模型,从而定量解决裂纹深度尺寸不好直接测量的难题。     

铁素体不锈钢的疲劳裂纹扩展

本文用线弹性断裂力学法研究了 AISI409与18Cr—Nb 铁素体不锈钢在 25～649℃ (77～1200°F) 空气环境下的疲劳裂纹扩展 (FCP) 行为。疲劳裂纹扩展速率 (da)/(dN) 满足 Paris 关系:(da)/(dN)=C(⊿k)~n。室温下应力比 (R) 对(da)/(dN)的影响在低⊿k下较为敏感。(da)/(dN)随温度的提高和加载频率的减小而增加,但对18Cr—Nb,475℃(885°F)下的(da)/(dN)却高于538℃(1000°F)下的(da)/(dN),这与含Cr量高于15％时的475℃脆性有关。文中还测定了室温与高温下的材料常数c与n值。并对疲劳裂纹扩展机理进行了探讨。     

4.5Ni钢表面裂纹的低周疲劳扩展行为研究

采用悬臂弯曲加载方式，以总应变范围作为受检和控制参数，分析了高强度４．５Ｎｉ钢表面裂纹的低周疲劳扩展行为，给出了裂纹扩展速率ｄ（２ａ）／ｄＮ与总应变范围ΔεＴ的关系式及关系曲线。同时对弯曲加载条件下低周疲劳损伤断口微观形貌进行了观察分析。指出４．５Ｎｉ钢的低周疲劳裂纹扩展方式主要是穿晶，疲劳辉纹为晶体学延性辉纹，疲劳裂纹扩展属于塑性钝化模型机制。