低周疲劳下16MnR微孔的裂纹萌生与扩展

采用宏观与微观结合的方法,在疲劳试验机上进行疲劳试验,在光学显微下观察裂纹的起裂与扩展.研究了压力容器用钢16MnR在低周疲劳下微孔(40～200μm)的裂纹萌生与扩展规律.研究表明裂纹的萌生机制:滑移带启裂和疏松带启裂,前者由剪应力起主要作用,后者由正应力起主要作用.而滑移带的局部性和裂纹开叉是低周疲劳下微裂纹的两大典型现象.微观缺陷尺寸、应力水平对疲劳寿命有显著影响,当应力水平较低时,微孔尺寸对寿命的影响明显.而当应力水平较高时(超过屈服极限),孔径对寿命的影响不敏感.在同一应力水平下,微缺陷尺寸存在临界值dt,当d＞dt时,疲劳寿命下降很多.     

微合金化渗碳齿轮钢的接触疲劳性能

通过滚动接触疲劳试验方法,研究了两种渗碳齿轮钢的接触疲劳性能.结果发现,渗碳齿轮钢接触疲劳试样失效方式主要为渗碳层的点蚀和剥落.氧含量较低的Nb微合金化齿轮钢(含0.04%的Nb)中氧化物夹杂数量少、尺寸小,接触疲劳裂纹起裂较难;同时,Nb微合金化齿轮钢渗碳层晶粒尺寸小、硬度高,提高了疲劳裂纹萌生及扩展阻力,导致Nb微合金化后,齿轮钢的接触疲劳寿命大幅度提高.     

喷射成形GH738合金的疲劳裂纹扩展行为

进行了不同温度、频率和应力比条件下喷射成形GH738合金紧凑拉伸(CT)试样的疲劳裂纹扩展试验,分析了相应条件下的疲劳裂纹扩展速率及其对疲劳裂纹扩展行为的影响规律。结果表明:随着温度的升高,裂纹扩展速率略有加快;加载频率降低,疲劳裂纹扩展加速;裂纹扩展速率da/d N随应力比R的增大而增大。疲劳断口呈现多裂纹源特征,裂纹稳定扩展为疲劳条带机制。     

S135钻杆钢的拉扭复合加载疲劳行为

采用疲劳实验和回归分析相结合的方法,研究了S135钻杆钢在拉扭复合加载条件下的疲劳行为,并对疲劳断口进行了微观分析。结果表明:当τa/σeq=0.7时,由拉扭应力幅对应的当量应力表示的疲劳寿命公式可很好地描述S135钻杆钢的拉扭疲劳寿命规律;疲劳断口由疲劳源区、疲劳裂纹稳定扩展区和快速瞬断区组成,疲劳裂纹从试样表面萌生,并向试样内部扩展,且常为多疲劳源,不同疲劳源断口的连接和复合加载形成所谓的"屋脊"状特征;拉扭疲劳断裂试样裂纹源区的微观断口特征为明显的河流花样,裂纹扩展区的微观断口特征为疲劳条带与涟波状花样。     

正交异性钢桥面板疲劳裂纹扩展机理及数值模拟研究

为追踪正交异性钢桥面板的疲劳裂纹扩展过程及通用的正交异性板钢桥抗疲劳设计与开裂加固提供理论指导,提出基于实桥有限元模型进行正交异性钢桥面板疲劳裂纹扩展模拟方法及流程。建立桥梁整体有限元模型进行恒活载作用下整体分析,结合实桥调查结果确定全桥疲劳关键部位;建立含焊接细节的疲劳关键部位精细化模型进行疲劳应力幅分析,并基于车桥耦合振动分析考虑冲击系数对应力幅影响,确定裂纹扩展方向、路径及寿命,进行疲劳裂纹扩展全过程分析;以既有大跨度斜拉桥正交异性桥面板疲劳裂纹扩展分析为例,验证该方法与计算流程的可行性、准确性,并为该桥运营期疲劳失效维修、加固提供理论依据。     

低合金高强度钢疲劳裂纹扩展速率和扩展寿命的断口反推估算

通过对疲劳失效件的断口扫描电镜分析和二次复型电镜分析,对等幅载荷的疲劳试验零件的疲劳裂纹扩展速率及扩展寿命进行了估算。估算结果表明,从微观角度获得的数据与宏观分析结果符合得很好,从而认为在等幅载荷的情况下,把疲劳裂纹扩展条带对疲劳裂纹扩展寿命进行估算用于低合金超高强度钢是可行的。     

低温海水中的近海结构用高强度钢的腐蚀疲劳行为

本文主要叙述高强度钢用于4℃海水中近海结构的长期腐蚀疲劳行为及阴极保护对腐蚀疲劳裂纹始裂和扩展行为的影响。 适当的阴极保护对延缓HT80钢T型焊接接头的裂纹始裂有很好的效果。同时对延缓HT60和HT80钢基体金属的中等裂纹扩展速率也是有效的。相反,适当的阴极保护加速了HAZ的裂纹扩展速率。 经充分阴极保护的试样,其断裂表面的外观与其在空气中断裂的几乎一样。     

回火工艺对65Mn钢疲劳裂纹扩展行为的影响

采用中温回火和高温回火对65Mn钢进行热处理,测试其拉伸性能,并对其疲劳裂纹扩展行为进行研究,探索其疲劳断裂机制．结果表明,两种回火方案对应的裂纹扩展速率的m值相差不大,而C值差异较大,反映出在稳定扩展区的疲劳裂纹扩展对其微观组织不敏感,塑性变形消耗了裂纹扩展的能量,使裂纹扩展速率下降;随着回火温度的升高,实验钢的疲劳断裂特征由脆性逐渐变为韧性,高温回火提高了其裂纹扩展的门槛值,降低了疲劳裂纹扩展速率,65Mn钢经高温回火后有较优的综合力学性能和疲劳性能．     

30Cr1Mo1V钢汽轮机转子高应力段的疲劳裂纹扩展速率

在某已服役了16 a的30Cr1Mo1V钢汽轮机转子的高应力段取样制作成紧凑拉伸试样,用MTS 810.50试验机进行室温和538℃下的疲劳裂纹扩展速率试验。结果表明：该钢疲劳裂纹稳定扩展阶段的疲劳裂纹扩展速率适用于Paris公式,室温下的疲劳裂纹扩展速率方程为da/dN=2.2101×10-8（ΔK）2.9163,538℃下的疲劳裂纹扩展速率方程为da/dN=9.8794×10-8（ΔK）2.6844;对于30Cr1Mo1V转子钢,温度升高,疲劳裂纹扩展速率加快;30Cr1Mo1V转子钢在疲劳裂纹稳定扩展阶段存在转折点,将该阶段又细分为两段,经过转折点后疲劳裂纹扩展速率的增速减慢;与原始材料相比,已服役16 a的30Cr1Mo1V钢汽轮机转子高应力段材料的疲劳裂纹扩展速率增大。     

45钢的疲劳裂纹扩展速率及其工程构件的寿命预测

在常温下对调质态和正火态45钢紧凑拉伸试样进行了疲劳裂纹扩展速率试验,并根据Paris公式确定了两种状态试样在稳定扩展阶段的疲劳裂纹扩展速率;分析了含缺陷的45钢工程构件的张开型(I型)裂纹尖端的应力强度因子,然后采用损伤容限设计原则,根据断裂力学试验结果计算了构件的疲劳裂纹扩展寿命,并进行了含缺陷45钢构件的动态弯曲疲劳试验,以验证理论推算的合理性。结果表明:正火态45钢的疲劳裂纹扩展速率略大于调质态45钢的;采用损伤容限设计原则估算的含缺陷45钢构件的疲劳裂纹扩展寿命为2.3×10~6次,与动态弯曲疲劳试验结果相吻合。     

结构钢S355N及S355N-Z25的低温CTOD断裂韧性及其da/dN研究

分别采用三点弯曲SE(B)与紧凑拉伸C(T)试样,通过-20℃的低温裂纹尖端张开位移CTOD断裂韧性试验及疲劳裂纹扩展速率da/dN试验,研究了S355N及S355N-Z25结构钢的裂纹启裂与扩展的抗力.研究结果表明:S355N钢抵抗裂纹启裂及前期扩展的能力比S355N-Z25钢强,但前者抵抗裂纹后期扩展的能力比后者弱...     

片层厚度对损伤容限型TC21合金裂纹扩展速率的影响

分别采用α β锻造和β锻造方式制备了TC21合金φ90mm棒材,研究了两种加工方式下同规格棒材的裂纹扩展速率,分析了粗细两种片层结构对裂纹扩展速率的影响.结果表明:β锻造获得了细片层组织结构,具有较低的疲劳裂纹扩展速率;α β锻造得到粗片层组织结构,裂纹扩展速率较快.疲劳裂纹扩展速率随着组织片层厚度的增加而加快.在疲劳裂纹稳态扩展区,裂纹以条带循环机制向前扩展,同时能看到许多疲劳条纹.     

对有各种形状和不同尺寸的缺陷的高强度钢试样疲劳裂纹起裂的研究

本文利用35NCD 16和35CD4型号高强度钢的ASTMT15型试样的试验研究了疲劳裂纹起裂的问题。试样具有底部半径为0.07—1毫米的机加工缺口。在本研究中,所使用的测量仪器可以测试扩展平面范围为几个平方毫米的表面裂纹。为了确定裂纹起裂阶段时间,我们力求用下述不同参数表征缺口底部金属的性能: (1)来自断裂力学概念的ΔK2~(1/P),它能集中地表达裂纹发生时间的数据。 (2)紐伯提出的公式中的缺口效应系数K_f。最有明显作用的参数是从所研究的材料低周疲劳性能的实验所确定的参数。相应于一个给定的裂纹起裂时间的标称应力数值而言已知相差近±10％,这相当于理论时间和实验数据之间的比值,对于给定的标称应力其比值变化范围为1～2。最后,我们研究了金相组织对裂纹起裂时间的影响,特别是残余奥氏体的存在对裂纹起裂时间的影响。     

中碳高强度钢腐蚀疲劳研究

文中研究了35CrMo 及40CrNiMo 钢淬火不同温度回火时,在3.5%NaCl 盐雾介质中的腐蚀疲劳行为以及35CrMo 钢在3.5%NaCl 水溶液,0.1NHCl+3.5%NaCl 水溶液和空气中的腐蚀疲劳行为。结果表明,40CrNiMo 钢随回火温度升高,盐雾介质中腐蚀疲劳抗力增加,裂纹止裂倾向也增大。5.5Hz 时随介质的 pH 值降低,裂纹扩展加速。电镜断口观察表明,盐水介质腐蚀疲劳是以氢脆机制为主,盐雾介质疲劳是以阳极溶解机制为主。     

聚甲基丙烯酸甲酯疲劳裂纹扩展的研究

研究了聚甲基丙烯酸甲酯疲劳裂纹扩展规律,实验结果表明,频率增加时,疲劳裂纹裂展速率降低,试验频率从０．１Ｈｚ和２０Ｈｚ时,疲劳裂纹的扩展与频率成幂函数关系,而在更高的频率时,裂纹尖端出现绝热升温,裂尖钝化,疲劳裂纹扩展速率明显降低,随着名义平均应力提高,由于静断机制的早出现,使稳定扩展区变短,试验环境温度的影响。可用表机玻璃的β松弛的热激活关系来描述。     

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。     

铜-钢电子束焊接材料的疲劳特性EI北大核心

异种金属焊接构件的疲劳性能对于航天器的服役可靠性具有重要影响。探索了Cr0.8铜合金和1Cr21Ni5Ti不锈钢异种金属焊接接头的疲劳寿命和疲劳断裂机制,采用合理的电子束焊接工艺制备得到铜-钢复合板。利用金相显微镜表征和分析焊缝处的组织与成分,使用电子拉伸试验机和疲劳试验机对焊接接头进行力学性能测试,利用扫描电镜观察不同周次断裂下的疲劳断口。结果显示:两种金属整体冶金结合情况良好,但是钢侧局部熔合区面积较大且由钢基体伸入到焊缝中;铜-钢电子束焊接接头的拉伸试样均断裂于焊缝最小截面处,疲劳试样的平均疲劳极限值为48.04 MPa,且均起裂于焊缝最小截面处;高周疲劳试样在焊缝上表面端点处观察到单一裂纹源,低周疲劳试样观察到较多裂纹源分布于焊缝上下表面及内部,两者的最终断裂区均位于铜合金基体。可见在疲劳断裂过程中,焊接试样在高周和低周断裂下的裂纹源数量存在差异,但是裂纹均易萌生于焊缝最小截面处,且向铜合金基体进行扩展。     

A537钢疲劳裂纹扩展单次拉伸超载效应及裂尖形变,裂纹闭合行为

研究了恒定ΔＫ条件下，单次拉伸超载对Ａ５３７钢疲劳裂纹扩展速率的影响，并利用激光散斑技术原位研究超载前后的裂尖应变场，裂纹闭合效应。结果表明：超载后裂纹闭合效应呈增强趋势，裂尖应变呈下降趋势。伸超载有阻滞裂纹扩展的作用。     

300M钢孔挤压强化疲劳断口扫描电镜观察与分析

本文利用扫描电镜仔细观察了３００Ｍ钢孔挤压强化后疲劳断口的形貌；研究了疲劳裂纹的起始与扩展特征；探讨了孔挤压强化明显推迟疲劳裂纹起始，降低疲劳裂纹扩展速率的机理。     

随机轮载下钢桥面顶板与纵肋焊缝疲劳裂纹扩展特性研究

车辆轮迹横向分布是钢桥面板焊缝处产生随机应力谱的一项关键因素,加之焊接缺陷形态的随机性,诱发钢桥面板疲劳裂纹随机扩展行为。为了研究钢桥面顶板焊缝处疲劳裂纹的随机扩展特性,基于断裂力学理论与扩展有限元方法分析了轮迹横向分布对钢桥面板顶板焊根和焊趾等效应力强度因子的影响规律,揭示了轮迹横向分布离散度、初始裂纹深度和初始裂纹形态比对焊缝处疲劳裂纹随机扩展路径分布的影响规律。结果表明：轮载中心处于U肋正上方中心和焊缝中心位置分别为顶板焊趾和焊根的最不利横向加载工况;车辆轮迹横向分布对顶板焊根和顶板焊趾疲劳裂纹前缘应力强度因子影响差异显著,顶板焊根最大等效应力强度因子为85.99 MPa·mm^1/2,比顶板焊趾增加了6.72%;轮迹横向分布离散度和初始裂纹深度与钢桥面板焊缝处疲劳裂纹随机扩展路径分布离散程度成正相关,初始裂纹形态比与其成负相关;焊缝细节初始裂纹深度越大,车辆荷载对其横向影响范围越大;焊缝细节初始裂纹形态比越大,车辆荷载对其横向影响范围变化不明显。