不同类型过载下Ⅰ型疲劳裂纹的扩展行为

研究了Ⅱ、Ⅲ型过载对Ⅰ型疲劳裂纹扩展行为的影响并与Ⅰ型过载进行比较．结果表明：单周Ⅱ、Ⅲ型过载也延迟了其后的Ⅰ型疲劳裂纹扩展，但作用程度小于Ⅰ型过载；过载延迟效应随过载时基础载荷的降低和过载比的加大而增强，在近门槛区过载表现为疲劳裂纹扩展停止、疲劳门槛提高，在高基础载荷过载时疲劳裂纹则延缓、减速扩展．过载延迟行为主要由裂尖尾迹塑性诱导裂纹闭合和裂尖附近残余压应力状态引起。     

晶粒取向对过载下疲劳裂尖塑性区的影响

为了厘清过载形式及裂尖晶体的晶粒取向对裂尖塑性区和疲劳性能的影响，采用基于晶体塑性有限元的子模型方法对裂尖塑性区进行了分析。首先，构建了具有随机微结构的多晶代表性体积单元模型并对其中的Chaboche模型与晶体塑性循环本构模型参数进行了识别。然后，应用子模型方法对裂尖位置进行了不同特征的晶粒取向分析以总结不同滑移系下的累积剪切应变。最后，结合过载行为对比了不同晶粒取向下的裂尖过载效应。结果表明，在拉伸过载、拉伸-压缩过载与压缩-拉伸过载中，拉伸过载均对抑制裂纹起主导作用。此外，应力集中倾向于发生在“硬”晶粒内，而应变集中往往位于“软”晶粒内，其中应变集中的晶粒取向趋势主要集中在反极图中的[001]方向。当裂尖晶体的晶粒取向倾向于“软晶粒”时有利于进一步优化拉伸过载的裂纹延迟效应。     

8090Al—Li合金疲劳短裂纹门槛值的研究

本文研究了8090Al-Li合金穿透疲劳短裂纹的门槛值,测定了不同长度短裂纹的门槛值和裂纹闭合效应,探讨了该合金疲劳短裂纹门槛值、裂纹尾迹和裂尖屏蔽之间的关系,给出了该合金穿透疲劳短裂纹的上界值和理论最低门槛值。     

不同疲劳载荷下工业纯钛再结晶热处理对疲劳裂纹扩展行为影响

本文开展热处理后工业纯钛TA2不同载荷水平下疲劳裂纹扩展实验,考虑裂尖塑性变形程度,研究疲劳裂纹扩展规律以及热处理状态对疲劳裂纹扩展不同阶段的适应性。结果表明,不同疲劳载荷下热处理对疲劳扩展速率产生不同的影响。A类加载热处理后的疲劳裂纹扩展速率下降是由于近门槛区有效载荷的降低,以及近门槛值的提高。B类加载下热处理对有效载荷以及裂尖塑性变形几乎没有什么影响。C类与D类加载下热处理后裂尖塑性变形受到限制,而导致疲劳裂纹扩展速率下降。     

粗糙度引入的Ⅱ型裂纹扩展的剪切阻力

通过混合(Ⅰ/Ⅱ)型疲劳裂纹扩展门槛值和裂纹闭合效应的测试.获得双相钢纯Ⅱ型疲劳门槛值是其纯Ⅰ型的1.9倍:其纯Ⅱ型分枝裂尖正应力强度因子范围为纯Ⅰ型的2.2倍说明由同一粗糙度引入裂纹面的剪切阻力,对Ⅱ型裂纹扩展的阻碍程度将大于此粗糙度诱导裂纹闭合效应,降低裂尖Ⅰ型有效驱动力的贡献,即粗糙度对Ⅱ型裂纹扩展的阻碍比对Ⅰ型的大Ⅱ型分量在近门槛值的疲劳裂纹生长过程中能够起两个重要的作用:(1)增大裂尖塑性以至加速裂纹生长;(2)引入裂纹表面接触以至减小裂纹扩展速率本文通过裂纹闭合效应的测试,定量估算了剪切阻力,Ⅱ型摩擦剪切应力强度因子范围(△K_(Ⅱ.f))要远远大于纯Ⅰ型的闭合应力强度因子范围(△K_(ICl)),说明粗糙度的引入加大了第二种作用,从Ⅱ型裂纹角度出发起到了屏蔽裂尖的功能.     

ROUGHNESS-INDUCED SHEAR RESISTANCE OF MODE Ⅱ CRACK GROWTH

通过混合(Ⅰ/Ⅱ)型疲劳裂纹扩展门槛值和裂纹闭合效应的测试.获得双相钢纯Ⅱ型疲劳门槛值是其纯Ⅰ型的1.9倍:其纯Ⅱ型分枝裂尖正应力强度因子范围为纯Ⅰ型的2.2倍说明由同一粗糙度引入裂纹面的剪切阻力,对Ⅱ型裂纹扩展的阻碍程度将大于此粗糙度诱导裂纹闭合效应,降低裂尖Ⅰ型有效驱动力的贡献,即粗糙度对Ⅱ型裂纹扩展的阻碍比对Ⅰ型的大Ⅱ型分量在近门槛值的疲劳裂纹生长过程中能够起两个重要的作用:(1)增大裂尖塑性以至加速裂纹生长;(2)引入裂纹表面接触以至减小裂纹扩展速率本文通过裂纹闭合效应的测试,定量估算了剪切阻力,Ⅱ型摩擦剪切应力强度因子范围(△K_(Ⅱ.f))要远远大于纯Ⅰ型的闭合应力强度因子范围(△K_(ICl)),说明粗糙度的引入加大了第二种作用,从Ⅱ型裂纹角度出发起到了屏蔽裂尖的功能.     

环境对AISI321不锈钢疲劳裂纹扩展过载效应的影响

研究了3．5％NaCl溶液对恒应力强度因子范围△K控制下AISI321不锈钢疲劳裂纹扩展过载行为的影响．与在空气中的结果比较表明，两种条件下存在相似的过载延缓效应，但是环境极大地削弱了过载对疲劳裂纹扩展的延缓效应，削弱程度随过载比不同而变化，以“损失循环数”表征约为40％-70％，以“过载影响区尺寸”表征则为30％-40％．分析表明，用“损失循环数”表征过载对裂纹扩展的延缓效应不够充分，无法区分环境对裂纹闭合的削弱和增强作用，“过载影响区尺寸”可以区分环境对过载塑性形变增强裂纹闭合的综合影响．对断口的SEM分析发现，过载造成的塑性形变在溶液中比在空气中受到更多的磨损，表明环境对过载延缓效应的削弱除了对裂尖的影响外，还包括对过载导致的塑性诱发裂纹闭合的影响．     

腐蚀疲劳波形效应的裂尖析氢、输氢模型与试验验证

把裂尖表面形变动力学和裂尖表面氢反应电化学动力学相结合，对裂尖表面析氢反应的波形效应进行了定量分析，把裂尖形变动力学与位错运动力学相结合，提出了氢的接力式位错输送概念，并建立了波形效应的位错输氢模型，用上述定量模型与理论对正据齿波、三角波和负锯齿波三种波形的腐蚀疲劳裂纹扩展速率的相对大小进行了预测。为验证上述模型，还用疲劳测试和断口分析和研究了三种波形对GC－4（40CrMnSiMoVA)钢在3．5％NaCI溶液中的腐蚀疲劳裂纹扩展特性的影响。试验结果与模型预测结果十分吻合。     

过载对疲劳裂纹低速扩展的影响

本文研究一次拉伸型过载对奥氏体不锈钢疲劳裂紋近门槛值扩展的影响.试验结果表明,过载对门槛值的影响和过载比P_0/P_(max)的大小有关;P_0/P_(max)>1.4时,门槛值随着过载比增加而线性提高.提出了裂纹扩展速率减缓和门槛值提高的主导原因是过載大大促进裂纹顶端闭合,即塑性诱发闭合和断裂表面粗糙诱发闭合.     

EFFECT OF OVERLOAD ON FATIGUE CRACK PROPAGATION NEAR THRESHOLD

本文研究一次拉伸型过载对奥氏体不锈钢疲劳裂紋近门槛值扩展的影响.试验结果表明,过载对门槛值的影响和过载比P_0/P_(max)的大小有关;P_0/P_(max)>1.4时,门槛值随着过载比增加而线性提高.提出了裂纹扩展速率减缓和门槛值提高的主导原因是过載大大促进裂纹顶端闭合,即塑性诱发闭合和断裂表面粗糙诱发闭合.     

Fatigue damage analysis on body shell of a passenger vehicle

A method for design durability qualification of a vehicle body shell is presented. Field test data were used to produce an accelerated durability test that retains all of the damaging real time load histories present in the original test cycle. Fatigue analysis methods are used to access and compare the fatigue damage imposed during durability test and laboratory (torsion) experiments. A numerical methodology (FEM) was used to determine the critical local stresses on the component. These stresses were then experimentally measured by using strain gauges. Field tests were performed over public road tracks (stone paved and land surfaces) for loaded and empty vehicles in the customer environment. This acquired data was used to simulate durability tests in laboratory. A correlation between the results obtained in the durability tests and those obtained in a torsion experiment in laboratory was done.     

疲劳损伤定量分析与失效评估研究进展

本文对疲劳损伤定量分析的理论和模型、断口定量分析疲劳寿命、疲劳应力以及对工程构件安全使用具有重要意义的基于损伤容限设计思想的原始疲劳质量与失效评估技术的研究现状进行了分析.通过断口定量反推疲劳应力和疲劳寿命应用最多的是Paris公式,疲劳裂纹萌生寿命目前还无法直接从断口上反推出来,一般通过人为设定a0值的方法计算疲劳裂纹萌生寿命.相对而言,国外对在役构件的剩余寿命评估方面开展了较多的工作.本文分析比较了国内外在疲劳损伤定量分析与失效评估研究的侧重点和思路的异同,并指出了加强失效分析在产品设计、生产、使用和维护各个环节的应用力度及开展失效评估技术研究是失效分析领域发展的两个重要方向.     

镍基铸造高温合金低周疲劳研究进展

镍基铸造高温合金具有优异的高温性能,广泛应用于航空发动机涡轮叶片等热端部件之中。航空发动机涡轮叶片是发动机中工作环境最为恶劣、结构最为复杂的零件之一,在发动机运行过程中所产生的高温交变应力的作用下,合金承受着严重的应力、应变循环损伤,裂纹往往在合金中的薄弱区域形成并扩展,使合金以低周疲劳的模式失效,严重影响了合金的服役寿命,因此对合金低周疲劳性能的研究尤为重要。本文详细阐述了影响镍基铸造高温合金低周疲劳性能的表面缺陷、内部组织及缺陷、晶体取向和低周疲劳试验条件等四方面因素,从位错运动方式和形态变化特点出发,研究了不同温度下镍基铸造合金的变形机制,最后总结了合金低周疲劳寿命预测的应力应变准则、能量准则、损伤累积准则及临界面和临界距离准则。     

天然橡胶/顺丁橡胶共混物疲劳历程的研究

采用扫描电子显微镜、电性能测定和热重法等分析手段，研究了炭黑补强的天然橡胶／顺丁橡胶共混硫化胶的疲劳历程，探索了其内在的疲劳损伤机理。     

J.H.1957铝合金活塞断裂分析

东风四型机车内燃机上所用Ｊ．Ｈ．１９５７活塞,在运行约１．８×１０８ｍ后出现断裂。采用扫描电镜等手段分析了断裂活塞,结果表明活塞断裂的性质属于疲劳断裂。疲劳源是Ｕ形槽根部表面上的切削刀痕。     

TB6钛合金疲劳及裂纹扩展性能研究

本文对TB6钛合金锻件弦向和径向两种取样方向分别进行了室温和200℃下旋转弯曲高周疲劳、轴向低周疲劳和疲劳裂纹扩展性能试验研究。试验结果表明,弦向（C）和径向（R）两种取样方向对该合金锻件的旋转弯曲高周疲劳、轴向低周疲劳性能和疲劳裂纹扩展性能没有影响;温度升高可加速该合金锻件的疲劳裂纹萌生,但在裂纹扩展阶段,该合金高温下的韧性优势与屈服强度降低的劣势平衡的结果使其在室温～200℃温度范围内的疲劳性能基本不受温度的影响;在10—20mm的厚度范围内,厚度对该合金的疲劳裂纹扩展性能没有影响;在3．5％NaCl盐雾环境中。腐蚀介质对TB6钛合金的疲劳裂纹扩展速率在初始阶段有迟滞作用,但在应力强度因子范围大于14MPa m后有加速作用。     

超声频分量双周疲劳载荷作用下焊接接头疲劳行为

使用带超声频载荷分量的双周疲劳试验装置对Q345钢焊接接头分别进行纯低周、纯高周以及双周循环加载条件下的疲劳试验.应力比R为O.5,高周载荷频率约19 kHz.结果表明,叠加于大幅低周循环载荷上的小幅高周循环载荷及叠加于大幅高周循环载荷上的小幅低周循环载荷都能够对焊接接头造成严重的疲劳损伤.通过按外包络线表征双周疲劳强度,如果疲劳寿命使用低周载荷循环周次表征,低估了高周载荷分量对焊接接头造成的损伤;如果疲劳寿命使用高周载荷循环周次表征,又高估了低周载荷分量对焊接接头造成的损伤.     

Behavior of Fe-Mn-Al-C steels during cyclic tests

Alloys of the FeMnAlC system have been used for cryogenic purposes and for applications up to 673 K. At low temperatures, they have in general a better performance than austenitic Cr-Ni steels as far as fatigue is concerned, but are inferior to martensitic Cr steels. However, since the fatigue strength of FeMnAlC alloys in the temperature range of 523 to 823 K is higher than at room temperature, the present work has been conducted to describe the behavior of such alloys under the action of cyclic loading, including elasto-plastic deformation and cyclic temperatures. It has been concluded that components can be successfully subjected to cyclic loads in the elasto-plastic regime and to periodic changes in temperature under normal service conditions.     

高浓度渗碳及其性能研究

对比研究了高浓度渗碳与常规渗碳后试样的组织和性能。结果表明：高浓度渗碳试样的硬度，耐磨性，接触疲劳性能最高，弯曲疲劳性能与常规渗碳试样的大致相同，并对试验结果进行了较为系统的微观机理分析。     

组织状态对循环冲击及非冲击载荷下裂纹扩展的影响

本文对10~#钢和45CrNi合金钢的几种组织状态分别进行了冲击疲劳及非冲击疲劳裂纹扩展试验,结果表明:45CrNi的组织状态对冲击疲劳裂纹扩展的影响较对非冲击疲劳的大;10~#钢的组织状态对两种载荷下的裂纹扩展基本上无影响。结合微观机制和载荷特性,讨论了组织因素对冲击、非冲击疲劳裂纹扩展的影响。