机械加工残余应力对调质40CrNiMo钢疲劳特性的影响

机械加工在试样表面造成的残余压应力σｒ，若分布很浅（０．０１－０．０２ｍｍ），疲劳过程中σｒ极易衰减，从而对疲劳极无明显影响，疲劳仍限取决于裂纹萌生寿命。若σｒ分布较深（０．０５－０．０７ｍｍ），在疲劳过程中最外层应力衰减后，次外层残余应力与缺口应力综合作用，有可能在缺口根部产生非扩展裂纹，从而使疲劳极限取准地裂纹的止裂条件，提高了缺口试样疲劳极限。     

表面形变强化层中裂纹的萌生与扩展

研究了缺口根部强化层中疲劳裂纹的萌生与扩展。结果表明疫劳性能的提高主要归因于喷丸引起的缺口根部残余压应力,其能提高裂纹的闭合力,延缓短裂纹的扩展速率,而对萌生的作用极微。工作应力低时可出现非扩展裂纹。在残余压应力场中长裂纹的扩展可用Newman改进模型进行计算。在残余压应力峰值位置出现最大闭合力和最小裂纹扩展速率,计算和实测值基本一致。     

16Mn钢短裂纹疲劳扩展性能的试验研究

通过对带有表面盲孔的16Mn钢圆棒试样的疲劳试验,获得了试样盲孔边缘疲劳短裂纹的扩展规律。文中给出了有关试验结果,藉此建立了短裂纹表面长度与疲劳循环数间的关系以及裂纹扩展速率与疲劳载荷和裂纹尺寸之间的定理描述式。本文结果有助于加深对16Mn钢试样疲劳损伤过程的认识。     

国产EA4T车轴钢的缺口疲劳性能

在国产EA4T车轴钢上截取光滑和缺口疲劳试样,按照EN13261-2009标准测试了其旋转弯曲疲劳性能,并观察了断口形貌。结果表明:国产EA4T车轴钢的光滑和缺口疲劳强度均满足EN13261-2009的要求,缺口试样的疲劳强度比光滑试样的低30%左右;光滑试样的裂纹萌生于试样表面,呈单源开裂,缺口试样的裂纹萌生于缺口根部,呈多源开裂;未断缺口试样的缺口根部存在非扩展性裂纹。     

纯铜和黄铜表面裂纹疲劳扩展特性的实验研究

本文采用表面裂纹的试样来显示滚压试样的表面强化层的疲劳裂纹萌生与扩展抗力,对纯铜及黄铜表面裂纹扩展特性进行了初步研究。结果表明：黄铜强化效果优于纯铜,其裂纹扩展是一种再生核扩展机制。     

腐蚀预损伤对铝合金小裂纹行为影响研究

研究了不同腐蚀预损伤对新型高强铝合金小裂纹行为的影响。小裂纹试验采用单边缺口拉伸试样（SENT）,在试样半圆形缺口根部预制直径大小为100—300μm的单腐蚀坑,后在空气环境进行疲劳小裂纹实验,实验在R=0．5恒幅载荷下,采用复型法观测小裂纹的萌生及扩展情况。结果表明,与预腐蚀24h试样相比,预腐蚀240h试样产生的裂纹数量较少,裂纹萌生与扩展较快。预腐蚀240h试样裂纹绝大多数萌生于腐蚀坑处而预腐蚀24h试样并未出现类似特性。预腐蚀240h试样未显现明显的小裂纹效应,预腐蚀24h试样有较明显的小裂纹效应出现。文中还通过引入参数aT对腐蚀时间与小裂纹受微观组织影响程度的关系进行了描述。相较预腐蚀24h试样预腐蚀的240h试样的aT更短,小裂纹受微观组织影响也更小。     

循环压缩载荷下缺口根部裂纹萌生的研究

研究了调质态40Cr缺口试样在循环压缩载荷作用下疲劳裂纹萌生的规律。试验表明,缺口疲劳裂纹萌生期随平均压应力的增高而增大;应力幅的影响正好相反,且其作用远大于平均应力。利用贴片光弹法和有限元法对缺口应力场进行测量和计算后得出,缺口疲劳裂纹的萌生是在拉应力的作用下进行的,当缺口根部的实际应力状态为压应力时则不萌生裂纹。     

压缩超载残余应力对疲劳裂纹扩展的影响

对对称双V型缺口试件的疲劳试验结果表明,压缩超载后,缺口试件的疲劳裂纹扩展速率增大,其原因是由于压缩超载后在缺口根部产生了反向残余拉应力。对此残余应力分布,本文采用了弹塑性有限元方法进行计算,并运用R′法定量分析了压缩超载残余应力对疲劳裂纹扩展的影响。     

基于CCD图像的表面疲劳裂纹检测方法

设计了7075铝合金试样的疲劳裂纹扩展试验,采用表面复型法对疲劳裂纹的扩展进行研究.采集试样表面疲劳裂纹扩展过程的CCD(charge coupled device,电荷耦合器件)图像,分别对微小裂纹图像和长裂纹图像进行预处理,计算了疲劳裂纹的长度和宽度,拟合了疲劳裂纹的长度扩展曲线和宽度扩展曲线,并验证了表面疲劳裂纹图像检测方法的精度,为实现疲劳裂纹的在线监测提供了有效途径.     

表面疲劳短裂纹在钱余应力场中的扩展

研究Ｉｎｃｏｎｅｌ７１８镍基合金表面短裂纹在喷丸残余应力场中的扩展行为。用扫描电中的疲劳加载装置对表面裂纺的事行为进行原位观察和测量。研究表明，表面短裂纹具有较穿透短裂纹更低的扩展门槛值，表面短裂纹的闭合与残余压应力场的大小和分布密切相关，残余应力场中的表面短裂纹扩展及开关变化完全可以通过其闭合行为的变化进行解释。     

中碳钢疲劳短裂纹行为的统计特性研究

通过对两种晶粒尺寸的中碳钢光滑试样的疲劳试验,研究了疲劳短裂纹形成和扩展的统计特性。结果表明,短裂纹形成和扩展寿命均可由二参数或三参数Ｗｅｉｂｕｌｌ分布函数表示。裂纹长度分布呈混合型Ｗｅｉｂｕｌｌ分布形式,分布曲线的拐点值和微观结构的特征尺寸有关。拐点值之前的裂纹长度分布可由二参数Ｗｅｉｂｕｌｌ分布函数表示,而在拐点值之后可由二参数或三参数Ｗｅｉｂｕｌｌ分布函数表示。晶粒尺寸对形成寿命,扩展寿命和     

基于疲劳短裂纹行为的疲劳寿命估算方法

在疲劳短裂纹形成和扩展行为基础上，提出了一种疲劳寿命估算方法。计算结果表明，该方法具有满意的预测精度。     

超高强度钢十亿周疲劳研究

利用20kHz压电超声疲劳试验技术，对六种抗拉强度高于1500MPa的低合金钢进行测试。结果表明，这些材料并不存在传统规范中所谓的“疲劳极限”，它们在超过10^7，甚至10^9应力循环后仍然继续发生破坏，而且其S－N曲线表现出“阶梯”型特征。研究还发现，这些材料都存在一个分界应力幅值区间（或应力循环数区间，大约在10^6到10^7的平台内），裂纹萌生由试件表面向其内部转换。实验证明了十亿周级超高周疲劳裂纹由试件内部萌生的机理。     

LZ50钢车轴的旋转弯曲疲劳性能

在LZ50钢车轴上制取了光滑试样和环形缺口试样,按照AAR M-101-2009新标准测试了其旋转弯曲疲劳性能,并观察了断口形貌。结果表明:光滑试样的旋转弯曲疲劳裂纹萌生于试样表面,而环形缺口试样的裂纹萌生于缺口前缘,并呈多源开裂形式,两种试样均形成与轴向垂直的平断口;当车轴的拉伸强度提高5%后,其光滑试样旋转弯曲疲劳性能也得到明显提高,环形缺口试样虽中值疲劳强度比光滑试样的降低18%,但其旋转弯曲疲劳极限缺口敏感系数仍与国外碳素钢车轴保持在同一水平上。     

循环载荷作用下X70管线钢在近中性溶液中应力腐蚀裂纹的扩展行为

研究了在循环载荷作用下V形和线形缺口X70管线钢试样在近中性溶液中的应力腐蚀裂纹的扩展行为.结果表明:线形缺口比V形缺口更容易使裂纹扩展,其原因是线形缺口试样的应力集中系数大于V形缺口试样的,且裂纹扩展速度随应力比的降低而增加;在裂纹扩展初期,环境是主要的影响因素,随着裂纹扩展的不断进行,力学作用逐渐增强,当应力强度因子幅△K达到某一值时,裂纹由稳定扩展转变为不稳定的快速扩展.     

缺口疲劳裂纹的萌生和扩展

本文使用AI-4Zn-2.5Mg-1.5Cu高强度铝合金研究了缺口疲劳短裂纹的萌生和扩展。结果表明,缺口有效应力强度因子可以用试验方法标定,它是缺口几何形状、裂纹尺寸和材料组织特征参量的函数。试验标定的缺口有效应力强度因子可以用来定量描述缺口短裂纹的萌生和扩展。     

Fatigue cracks at notches

The failure of a component or specimen due to a fatigue crack growing from a notch is considered. Previous methods of analysis involving stress and strain concentration factors are shown to be inadequate. By defining equivalent cracks in notched and un-notched situations as cracks with equal growth rates, the concept of notch contribution to crack length is introduced. Theoretical notch contributions are obtained for a variety of central and edge elliptical notches via stress intensity factor solutions. These results when extended to a very wide range of general notch shapes can be reduced to a useful and simple design rule where e is the contribution to a crack of length l growing from a notch of depth D and root radius . This rule combines the size and shape effects long known to affect fatigue behaviour and defines the extent of the notch field as 0·13√(D).The fatigue crack propagation lives of a wide variety of notches were estimated by this rule and comparisons with experimental values revealed very small errors normally well within the scatter of fatigue lives.The design rule is extended to enable the conventional stress intensity factor method to be employed. A fatigue concentration factor is proposed which takes into account the presence of a fatigue crack which all previous methods have ignored.     

离心轮内部疲劳裂纹扩展及其无损定量表征

为研究某离心轮内部疲劳裂纹扩展及其无损定量表征,开展了高速低循环旋转疲劳试验以及多种无损检测定量表征、断口分析、疲劳裂纹扩展仿真对比研究.研究结果表明:疲劳裂纹到达表面后,疲劳裂纹处于非稳定扩展阶段;20000～21700循环间,区间疲劳裂纹扩展速率仿真值与无损表征值接近;21700～21789循环间,区间疲劳裂纹扩展...     

压力容器非正交接管区表面裂纹疲劳扩展特性研究

对一台压力容器非正交接管区表面裂纹的疲劳扩展进行了试验研究和计算机模拟跟踪，获得了非正交接管区表面裂纹疲劳扩展的特性、形貌、速率及寿命。试验与计算机跟踪结果比较表明：在相同循环次数下，有限元的扩展深度大于实测值，但二者基本吻合，误差为10％左右；二者的裂纹扩展方向是不一致的。