基于临界面法的多轴低周疲劳损伤参量

为了更简便地预测多轴低周疲劳寿命,通过分析裂纹扩展特点和最大剪应变面上的最大剪应变和相应的法向应变变化特点,提出以最大剪应变平面作为损伤临界平面,将最大剪应变和相应的法向应变作为基本的多轴疲劳损伤参数,建立了基于临界面法的多轴低周疲劳损伤参量.对GH4169合金和45~#钢的寿命预测结果表明,该损伤模型误差基本在2个因子之内.     

高强度材料402钢的低周疲劳性能实验研究

对高强度材料４０２钢进行了低周疲劳性能实验,通过应变为０．２５％到１％,１０级别４０根有效试样恒应变控制实验,给出了４０２钢的应变疲劳曲线图和应变疲劳特性参数,为对４０２钢建造的船舶结构进行疲劳分析提供了可靠的实验数据。     

非比例过载对低周疲劳寿命的影响

低周疲劳研究结果表明：当周期性非比例过载的最大正应力面与常幅载荷的最大剪应力面取向接近或一致时，或前者最大剪应力面与后者最大正应力面取向一致时，由于疲劳裂纹扩展第Ⅰ阶段向第Ⅱ阶段转变的提前发生，将导致累计疲劳寿命明显下降。     

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．     

船舶结构低周疲劳强度分析方法

为了分析船舶结构低周疲劳强度,以连续介质损伤力学和热力学为基础,将损伤耗散势和塑性应变理论相结合,建立了船舶结构低周疲劳强度模型.分别采用船用高强度402钢疲劳试验结果、Manson-Coffin方程法、通用斜率法及高周疲劳S-N曲线外推法对推导模型的适用性和实用性进行评估,并讨论了船舶结构低周疲劳损伤临界值.比较结果...     

连续油管疲劳寿命预测模型的建立

连续油管的失效主要是弯曲疲劳失效,因此连续油管的疲劳寿命成为衡量其可靠性的关键 指标。而连续油管疲劳是应力状态较复杂的多轴超低循环疲劳。目前该疲劳 寿命预测理论还很不成熟。笔者在综述了连续油管疲劳研究方法的基础上,利用等效应力建立了连续油管的疲劳寿命估计模型,得到了一个可应用于油田现场实际的半经验寿命公式,并用实验结果进行了验证。     

关于低周疲劳损伤演变规律的探讨

对于低周疲劳损伤,根据Lemaitre提出的损伤演变方程或耗散势表达式,均可导出关系式D=1-(1-N/N_f)~(1/A)这个公式值得商榷。考虑到疲劳损伤存在损伤寿命门槛值N_O和临界值N_O,并计及反映累积塑性应变对疲劳寿命的影响,本文对Lemaitre提出的公式作了修正,导出的关系式为D=D_O[1-(1-N-N_O/N_O-N_O)~(1/A)这个公式能较好地反映低周疲劳的客观实际。     

一种与路径相关的多轴低周疲劳寿命预测方法

已有研究指出,与比例加载相比,非比例加载下某些金属材料虽然没有明显的附加强化现象,但疲劳寿命却明显缩短.利用附加强化系数和非比例度因子修正的等效应变法,无法反映此类材料非比例加载下的寿命缩短现象,导致预测寿命通常偏于危险.为更好地预测不存在明显附加强化现象材料的多轴非比例疲劳寿命,引入寿命缩减因子的概念,并结合非比例度因子对ASME等效应变范围进行了修正,提出一种新的多轴低周疲劳寿命预测方法.为了便于应用,明确了寿命缩减因子的确定方法.针对不同加载路径,发展了一种基于最小法向应变范围的非比例度因子计算方法,并给出了多轴加载一般情形下最小法向应变范围的计算步骤.利用304不锈钢12种非比例加载路径下的试验数据验证了所提非比例度因子计算方法的精度,并与已有方法进行了对比分析,发现所提方法可以更好的描述加载路径的非比例程度.利用10种材料(包括7种不存在明显非比例附加强化现象的材料)的试验数据对所建疲劳寿命预测模型进行了验证,结果表明预测结果与试验结果吻合较好.     

材料低周疲劳中循环强化或循环软化的新描述

本文通过大量的ＬＹ１２ＣＺ铝合金、退火４０ＣｒＮｉＭｏＡ合金钢和ＢＨＷ３５压力容器钢三种不具有循环稳定特性的材料进行低周疲劳试验，提出了循环强化因子Ｈ（或循环软化因子）的概念，从而既能定量地又能统一地描述疲劳中的循环强化和循环软化特性．     

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．     

预应变对低合金钢循环非弹性响应的影响

通过预应变试样的低循环疲劳试验，研究了预应变对低合金钢循环应力幅，循环塑性应变幅和循环滞回能的影响，分析了变化的原因。     

挤压变形AZ81镁合金的疲劳变形与断裂行为

研究镁合金的疲劳行为，可为镁合金的抗疲劳设计和合理使用提供可靠的理论依据.通过总应变幅控制的疲劳实验和断口形貌分析，确定了挤压变形AZ81镁合金的循环应力响应行为、疲劳寿命行为和断裂机制.结果表明：在应变控制的疲劳加载条件下，挤压变形AZ81镁合金呈现明显的循环应变硬化，其弹性应变幅、塑性应变幅与断裂时的载荷反向周次之间的关系可分别用Basquin和Coffin-Manson公式来描述，得到了拉伸滞后能的理论计算值与应变疲劳寿命之间呈线性关系、疲劳裂纹的萌生和扩展均以穿晶模式进行的结论.     

Sc对金属型铸造Al-Si-Cu-Mg合金疲劳行为的影响

为了确定稀土元素Sc对金属型铸造Al-Si-Cu-Mg合金低周疲劳行为的影响规律,针对含Sc和不含Sc的金属型铸造Al-Si-Cu-Mg合金的低周疲劳行为进行了对比研究.结果表明,当外加总应变幅较高时,金属型铸造Al-Si-Cu-Mg合金和Al-Si-Cu-Mg-Sc合金均呈现循环应变硬化现象,而在低的外加总应变幅下,稀土元素Sc对合金的循环应力响应行为产生较大影响,其中Al-Si-Cu-Mg合金在疲劳变形初期表现为循环应变硬化,在疲劳变形后期则表现为循环稳定,而Al-Si-Cu-Mg-Sc合金在整个疲劳变形期间均发生循环应变硬化.此外,稀土元素Sc的加入可以有效提高金属型铸造Al-Si-Cu-Mg合金的循环变形抗力和低周疲劳寿命.     

ZG20SiMn铸钢的应变疲劳行为研究

为了深入理解ZG20SiMn铸钢在应变疲劳期间的循环变形及断裂行为,在应变控制模式下针对ZG20SiMn铸钢的疲劳行为进行了研究.结果表明,在应变控制的加载模式下,ZG20SiMn铸钢可表现为循环硬化和循环稳定特征,主要取决于外加总应变幅的高低,且其弹性应变幅、塑性应变幅与疲劳断裂时的载荷反向周次之间表现为单斜率线性行为.透射电镜分析结果表明,ZG20SiMn的疲劳变形机制主要为波状滑移机制.扫描电镜分析结果表明,在不同的外加总应变幅下,疲劳裂纹均以穿晶方式萌生于ZG20SiMn铸钢试样表面,并以穿晶方式扩展.     

挤压变形AM30镁合金的循环变形行为

为了深入理解挤压变形AM30镁合金在低周疲劳加载条件下的循环应力响应行为和循环应力-应变行为,针对挤压态以及经过固溶处理和固溶+时效处理的挤压变形AM30镁合金进行了应变控制的室温疲劳试验.结果表明,不同加工处理状态的挤压变形AM30镁合金在疲劳变形期间可呈现循环应变硬化和稳定的循环应力响应行为; 不同加工处理状态的挤压变形AM30镁合金的循环应力幅与塑性应变幅之间呈线性关系,且固溶处理和固溶+时效处理均可提高挤压变形AM30镁合金的循环强度系数和循环应变硬化指数; 在较高的外加总应变幅下,不同加工处理状态的挤压变形AM30镁合金均表现出典型的拉-压不对称循环变形行为.     

Low cycle fatigue behavior of high strength gun steels

The low cycle fatigue (LCF) behavior of two high strength steels, with nominal chemical compositions (mass fraction, %) of 0.40(2-1.5Cr-3Ni-0.4Mo-0.2V (PCrNi3MoV) and 0.25C-3Cr-3Mo-0.8Ni-0.1Nb (25Cr3Mo3NiNb), was investigated by using the smooth bar specimens subjected to strained-controlled push-pull loading. It is found that both steels show cyclic softening, but 25Cr3Mo3NiNb steel has a lower tendency to cyclic softening. 25Cr3Mo3NiNb steel has higher fatigue ductility, and its transition fatigue life is almost three times that of PCrNi3MoV. 25Cr3Mo3NiNb steel also shows higher LCF life either at a given total strain amplitude above 0.5% or at any given plastic strain amplitude, despite its lower monotonic tensile strength than that of PCrNi3MoV. It also means that 25Cr3Mo3NiNb steel can endure higher total strain amplitude and plastic strain amplitude at a given number of reversals to failure within 10^4. 25Cr3Mo3NiNb steel is expected to be a good gun steel with high LCF properties because only several thousand firings are required for gun barrel in most cases.     

ZA27合金在循环应力作用下的疲劳特性

研究了ＺＡ２７ 合金在室温下的低周疲劳性能, 得到两种处理状态下ＺＡ２７ 合金在恒应变幅下的循环应力—应变曲线, 并对两种状态下合金的显微组织及疲劳试件断口进行了显微分析． 结果表明： ＺＡ２７ 合金在铸态下表现为循环软化, 其原因与铸态组织晶粒的不均匀性以及内应力在循环应力作用下的衰减等有关; 热处理合金表现为循环硬化, 是由于热处理显微组织中沉淀相弥散、均匀、稳定地分布于基体中, 造成位错运动的障碍以及不断开动的位错源造成晶粒内位错密度迅速增加起到了循环硬化的作用．     

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.