钢疲劳与循环蠕变交互作用损伤力学模型

为了对疲劳与循环蠕变交互作用下的损伤进行定量描述，采用一种新的损伤参量“等效模量”来定义损伤变量，提出了一种损伤力学模型，该模型能够综合体现最大应力和温度的影响.通过16MnR钢在中温应力控制条件下的脉动循环试验，测出在相同温度、不同最大应力以及相同最大应力、不同温度下的损伤变量变化规律.在适当假设的基础上，得到16MnR钢在不同最大应力、不同温度下的疲劳与循环蠕变交互作用的损伤表达式.结果表明，该损伤参量及损伤模型适用于描述在疲劳与循环蠕变交互作用下的损伤进程.     

2Cr－1Mo高温低周疲劳及温度影响系数

通过Ｃｒ－１Ｍｏ钢高温低周疲劳试验，提出温度影响系数．温度影响系数与应力幅大小无关，只与温度的高低有关．同时论证了英国ＢＳ．５５００规范关于疲劳曲线的温度修正用弹性模量的比来修正的可行性．可对Ｃｒ－１Ｍｏ钢疲劳寿命估算提供依据．     

2.25Cr-1Mo材料蠕变／疲劳交互作用下寿命评价

采用2.25Cr—1Mo无预裂纹和带预裂纹环状缺口圆柱形试样,进行了多维应力状态下无保持周期应变控制的高温低周疲劳试验,利用有限元程序对试样缺口周围及裂纹尖端附近的应力、应变场进行了分析,分别得到用当量弹性应变范围Δε_e、当量塑性应变范围Δε_p、当量蠕变应变范围Δε_c和当量应变范围Δε表示的材料在400℃、0.2％s~(-1)应变速率下的高温低周疲劳总寿命和裂纹扩展寿命方程。利用Matlab对试验结果进行非线性多元回归,得到用疲劳成分、蠕变成分和蠕变/疲劳交互作用成分三者的非线性组合来表征的材料无保持周期应变控制的疲劳总寿命和裂纹扩展寿命评价方程,即认为整个试样的失效过程中存在着蠕变/疲劳交互作用,正是这种蠕变/疲劳交互作用的存在导致了试样或构件的疲劳总寿命和裂纹扩展寿命的降低,定量的表征了蠕变/疲劳交互作用对材料疲劳总寿命和裂纹扩展寿命的影响。     

9%~12%Cr马氏体钢蠕变疲劳寿命的影响因素研究

根据P92钢在600℃下、X12CrMoWVNbN10-1-1钢在620℃下以及P91钢在575℃下应力控制加载蠕变-疲劳交互作用试验数据,研究了9%~12%Cr马氏体钢蠕变-疲劳寿命的影响因素。研究发现,当保载时间较短时,保载时间越长,疲劳寿命越短,但当保载时间较长时,保载时间对疲劳寿命的影响可以忽略不计;保载时间较短时,疲劳寿命均与应力比成反比,但应力比对于疲劳寿命所产生的影响不大,且随着保载时间的增加而逐渐减弱。通过对比X12CrMoWVNbN10-1-1钢在620℃时的疲劳寿命与P92钢在600℃时的疲劳寿命发现,P92钢的疲劳寿命更长;当温度和应力比相同,最大应力为250MPa的P91钢的疲劳寿命比最大应力为260MPa的P91钢的疲劳寿命相对更短,因此温度和最大应力是影响9%~12%Cr马氏体钢蠕变-疲劳寿命的最主要因素。     

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.     

12Cr1MoV钢蠕变损伤及恢复热处理

本文讨论了火力发电厂12CrlMoV钢主蒸汽管道的蠕变损伤。有的弯管由于局部应力较高,蠕变损伤明显。在管子使用到蠕变第三阶段初期或损伤率达0.1%之前进行恢复热处理,可以恢复合金的显微组织和蠕变性能,并延长管子使用寿命。     

高分子材料应力控制下的低周疲劳损伤模型

采用连续损伤力学的方法,在著名的王-楼模型的基础上,充分考虑了高分子材料的循环软化特性,得到了高分子材料三轴应力场中的低周疲劳损伤模型.由该模型可知:应力控制的低周疲劳中,循环软化现象表现为平均应变随循环数的增加而增加,材料的损伤包括循环塑性损伤和由随循环数增加的平均应变引起的蠕变损伤,同时得到了三轴应力场中的疲劳失效准则和损伤演化方程.     

汽车车轮外倾连杆疲劳断裂失效分析

采用CAE仿真模拟方法,对汽车车轮外倾连杆强度和疲劳性能进行分析,并采用台架试验验证仿真结果.结果表明,CAE仿真外倾连杆强度和疲劳性能能够满足设计要求,但在台架试验时,外倾连杆快速断裂失效.经过分析,获得以下结论:外倾连杆焊接接头由焊缝区、热影响区和母材区组成,内侧焊缝熔合线处组织较外侧粗大;焊缝处夹角、焊渣以及异常粗大的的显微组织会引起焊缝区应力集中现象,在较大的循环应力下产生裂纹并扩展,是引起疲劳断裂的主要因素.     

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.     

对40Cr钢表层硬度残余应力及接触疲劳性能的研究

研究了表面淬火、离子氮化＋表面淬火的复合热处理以及复合热处理＋喷丸处理3种表面强化处理工艺对40Cr钢的表层硬度残余应力分布以及接触疲劳性能的影响,结果表明：经过复合热处理＋喷丸工艺处理的40Cr钢可获得最高的表层硬度和残余压应力,同时也表现出最为优异的接触疲劳性能。据此提出,高的表层硬度和残余应力能够有效地抑制接触疲劳裂纹在试样表面的萌生和扩展,因而可大大提高40Cr钢的接触疲劳寿命。     

合金钢的高温单轴棘轮效应实验研究1.25Cr0.5Mo

利用MTS810电液伺服试验机在300℃温度下对1.25Cr0.5Mo合金钢进行了单轴棘轮效应实验研究,探讨了温度、应力幅值、应力峰值、平均应力以及加载历史对材料棘轮效应的影响.以0.1%/s及0.2%/s两种不同的应变加载速率分别对材料进行单轴拉伸实验,结果表明1.25Cr0.5Mo合金钢在所研究的温度范围内的变形行为是率无关的;在0.4%应变幅值下进行了单轴应变循环实验,响应应力幅值随循环次数几乎没有变化,可视为循环稳定材料;单轴棘轮效应实验表明棘轮应变速率随平均应力、应力幅值及温度的升高而增大;棘轮变形依赖于加载历史,先前较大的循环应力对后继较小的循环应力下的棘轮变形起抑制作用.     

Correlation between the cyclic stress behavior and microstructure in 316LN based on the analysis of hysteresis loops

Total strain controlled cyclic test was performed on 316 LN under uniaxial loadings. Through the partitioning of hysteresis loops, the evolution of two components of cyclic flow stress, the internal and effective stresses, was reported. The former one determines the cyclic stress response. Based on the transmission electron microscopic（TEM） observation on specimens loaded with scheduled cycles, it is found that planar dislocation structures prevail during the entire cyclic process at low strain amplitude, while a remarkable dislocation rearrangement from planar structures to heterogeneous spatial distributions is companied by a cyclic softening behavior at high strain amplitude. The competition between the evolution of the intergranular and the intragranular components of the internal stress caused by the transition of slip mode induces the cyclic hardening and softening at high strain levels. The intergranular internal stress represents the most part of the internal stress at low strain level.     

Flow stress behavior and processing map of Al-Cu-Mg-Ag alloy during hot compression

The hot deformation behavior of Al-Cu-Mg-Ag was studied by isothermal hot compression tests in the temperature range of 573-773 K and strain rate range of 0.001-1 s^-1 on a Gleeble 1500 D thermal mechanical simulator. The results show the flow stress of Al-Cu-Mg-Ag alloy increases with strain rate and decreases after a peak value, indicating dynamic recovery and recrystallization. A hyperbolic sine relationship is found to correlate well the flow stress with the strain rate and temperature, the flow stress equation is estimated to illustrate the relation of strain rate and stress and temperature during high temperature deformation process. The processing maps exhibit two domains as optimum fields for hot deformation at different strains, including the high strain rate domain in 623-773 K and the low strain rate domain in 573-673 K.     

Simulation analysis for O-cell test of pile and the interaction of upper pile and lower pile

In this paper,the soil-pile system of O-cell test of pile is simplified as an axi-symmetric problem.By using aggregation of quadrilateral isoparametric elements to simulate pile and soil,setting Goodman’s elements between pile and soils,a method of numerical simulation analysis on O-cell test of pile is presented with the consideration of nonlinear mechanical behavior of soils and pile-soil interface.The method is applied to the analysis of a case of O-cell test of pile.The load-displacement curves and axial force curves of upper pile and lower pile obtained from the O-cell test of pile are fitted,and parameters of the mechanical model of soils and interface are determined.Analysis results validate that the numerical simulation analysis method put forward in this paper is applicable.Furthermore,the interaction and influence of upper pile and lower pile in the O-cell test are also studied with the method.The result shows that if load box is located in a soil layer with fine mechanical behavior,the interaction of upper pile and lower pile in O-cell test can be ignored generally.     

温度和轧制方向对TC1合金板材疲劳行为的影响

为了确定试验温度和轧制方向对TC1钛合金板材的高周疲劳寿命及断裂行为的影响,针对平行于和垂直于轧制方向的TC1钛合金板材在不同试验温度下进行了应力控制的拉-拉疲劳试验,并对相应的疲劳断裂机制进行了分析.结果表明,平行于和垂直于轧制方向的TC1钛合金板材的疲劳极限及其在相同外加应力下的疲劳寿命均随着试验温度的升高而降低;相同试验温度下,垂直于轧制方向的TC1钛合金板材的疲劳极限和疲劳寿命均高于平行于轧制方向的TC1钛合金板材.在应力控制的高周疲劳加载条件下,轧制态TC1钛合金板材的疲劳裂纹均以穿晶方式萌生于疲劳试样表面,并以穿晶方式扩展.     

考虑桩-土-结构相互作用的脱硫塔动力特性分析

大型薄壁钢筒脱硫塔的结构形式复杂,基础采用桩基.研究该脱硫塔的动力特性,对该塔结构设计有重要意义.本文根据有限元理论,对脱硫塔结构进行有限元建模,建立了两种模型:不考虑桩-土-结构共同作用和考虑桩一土一结构共同作用,并分别对两种模型的动力特性进行了分析.计算分析表明,桩土对结构的动力特性是有一定影响的,并为其工程设计提供了更有实用价值的参考.     

火电厂粉煤灰的动力特性与灰坝平面有效应力动力分析

本文研究了粉煤灰的动力性质,进行了灰坝的平面有效应力动力计算。得出了动剪切模量、动阻尼比的计算公式和动孔隙水压力数学模型,建议了一个计算灰坝地震反应的有效应力法。该法不仅能考虑动剪应变与动力特性的非线性关系,而且还能够考虑动孔隙水压力的增长对土体的软化作用,能够求出地震过程中坝的加速度、动应力、动应变、动孔隙水压力随着时间的发展及液化的开始和发展的过程。