菱形加载路径下35CrMoA钢的微动疲劳行为EI北大核心CSCD

采用MTS809拉扭复合疲劳试验机、扫描电镜(SEM)研究了接触应力为150MPa时35CrMoA合金钢在菱形加载路径下微动疲劳性能。结果表明:随着等效应力幅值的增加,材料的软化、硬化效果更加明显;剪应力-剪应变滞后回线的面积增大;裂纹萌生源区的面积减小,瞬断区面积与总断面面积的比例增加,瞬断区的撕裂也越严重。微动磨损使表面塑性枯竭,从而形成疲劳裂纹源。     

35CrMoA微动疲劳特性及其微结构研究

通过平面对平面的接触方式,研究35CrMoA微动疲劳特性及其微结构,通过透射电镜(TEM)观察并分析了微动疲劳过程中不同接触应力及不同循环周次时接触区位错的组态。结果表明,随着接触应力的增大,其寿命不断降低,但在不同接触应力区间内,疲劳寿命降低的趋势不同;随着微动疲劳周次增加,其位错密度逐渐增大并互缠结在一起,进一步演化为位错胞;在不同接触应力下,微动疲劳后期都形成了位错胞结构;微动疲劳表层发现有层错亚结构,并且微动接触区的表层容易形成驻留滑移带。     

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。     

拉-压及拉-扭载荷下6063合金的疲劳行为

对6063锻造铝合金进行了不同应力幅值下拉-压及拉-扭复合疲劳试验,并用透射电子显微镜观察了疲劳失效试样的位错结构。结果表明:在循环加载过程中,循环硬化占据主要地位,循环硬化的速率和程度对应力幅值和加载路径有依赖性;相同应力幅值下,试样在拉-扭复合加载下失效比拉-压失效形成更为复杂的位错结构,且位错密度更高;位错之间及位错与析出相的交互作用是材料发生循环硬化的主要原因,循环硬化程度越高,疲劳寿命越短。     

Ti6321合金的拉-扭疲劳行为研究

通过Ti6321合金的拉-扭疲劳试验,对0°和30°相位差的疲劳寿命进行对比分析,研究0°相位差时微裂纹和宏观裂纹扩展路径,并对疲劳断口进行分析.结果表明:相同Mises等效应力幅下,相位差为30°时疲劳寿命相对相位差为0°时的较低;受切应力主要作用,Ti6321合金表面萌生的微裂纹绝大部分分布在与试样轴向夹角20°～...     

60Si_2Mn钢的低周拉扭复合微动疲劳特性

测量60Si_2Mn钢在拉扭复合载荷作用下的低周微动疲劳特性,研究了不同轴向循环拉伸应力幅值对微动疲劳寿命、循环软化特性以及摩擦磨损表面和断口形貌的影响.结果表明,随着循环拉伸应力幅值的提高,60Si_2Mn钢的微动疲劳寿命降低幅度不同,发生循环软化的时期不断提前,完成循环软化的疲劳周期也不断缩短。同时,微动摩擦副产生的氧化物磨屑对微动磨损性能有重要影响,在疲劳前期加剧摩擦磨损,在疲劳后期减轻摩擦磨损。微动疲劳裂纹源形成于试样发生微动摩擦磨损的表面,并出现疲劳台阶。在扭矩产生的切向剪切应力作用下,疲劳裂纹沿着与轴向45°角的方向扩展,最终在断口上留下显著的舌状凸起,拉应力的幅值越大舌状凸起越明显。     

椭圆形路径载荷下的微动疲劳失效特征

为了解微动疲劳失效机理,通过柱面对柱面的接触方式,研究了60Si2Mn钢在椭圆形路径、拉扭耦合作用下的多轴低周微动疲劳特性,深入分析讨论了不同轴向循环拉伸应力幅值对摩擦磨损表面和断口形貌的影响.结果认为：磨损区产生的氧化物磨屑对微动区磨擦损伤行为具有显著影响;微动摩擦磨损对试样表面的影响深度只有数十微米;微动疲劳裂纹源...     

低碳钢在拉扭复合动应力作用下的实验研究

本文介绍了我们研制的拉—扭复合动应力材料试验机以及实验方法。在该机上对低碳钢的实验结果表明：在拉—扭复合动应力状态下，等效应变率在３５／ｓ～６５／ｓ范围内，等效应力σ和等效应变ε曲线在塑性变形阶段几乎是平行的，符合Ｍｉｓｅｓ屈服条件，动态初始屈服面几乎是相似的椭圆。验证了过应力模型的正确性，发现在给定等效应变率下，ω～ε间的曲线具有单一性的特征。     

一种新型拉扭疲劳试验机的设计

介绍了自行设计的新型拉扭疲劳试验机的工作原理和软件系统。该试验机具有精度高、响应快、功耗小、易操作等优点，可以满足微电子材料、高分子材料等各种新型材料的力学性能测试要求。     

微动疲劳中的应力状态参数和微动磨损参数的研究

本文对微动疲劳中的力学参数作出了研究。微动接触面上的力学参数可分为应力状态参数（SSP）和微动磨损参数（FWP）两类，并将应力状态参数综合为当量应力σ-1E,而将微动磨损参数用摩擦功W来表示．对桥式微动疲劳试件和燕尾型榫联接试件的数值分析表明，在微动接触面上疲劳断裂处的σ-1E和W值较大。因此，有可能使用了σ-1E和W值作为预测微动疲劳失效的两个基本参数。     

薄壁管拉扭复合相变波的实验研究

为了观察相变波在复合应力加载条件下的传播特性,通过一套薄壁管预扭冲击拉伸的实验装置,对相变材料NiTi合金薄壁管进行了预扭冲击拉伸的实验研究。实验观察到明显的拉扭耦合快波结构,证明了复合应力下相变波确实具有耦合特性,此外,实验结果还表明相变材料NiTi合金在拉扭复合应力下的相变临界点具有明显的率无关性。由于拉扭耦合慢波部分的应变变化较小,在实验波形中不易分辨,对实验过程进行了数值模拟,模拟结果和实验基本吻合,并能观察到相应的耦合慢波部分。     

不同温度下天然橡胶扭拉热效应分析

弹热制冷是由应力场驱动弹热材料相变而产生制冷效应的固态制冷技术.天然橡胶由于价格低廉,弹性模量较小而备受关注.本文在0℃以上的环境温度对硫化天然橡胶进行拉伸-加捻-解捻-回缩循环消除Mullins效应,并在环境温度为-30～40℃范围内对消除了Mullins效应的天然橡胶进行循环加载,采用红外热像仪记录循环过程中天然橡...     

35CrMoA钢激光淬火-渗氮复合改性层微观组织及脆性

研究了气体渗氮层和激光淬火-渗氮层的相组成、微观结构、显微硬度及脆性。结果表明, 激光淬火-渗氮白亮层中ε-Fe₃N含量由14.74%增至69.45%, 而脆硬的ξ-Fe₂N含量由79.95%降至25.03%。表层的N含量降低, 渗氮层N浓度曲线降低趋势平缓, N的总扩散通量增加, 渗氮层厚度增加。激光淬火-渗氮层组织晶粒细小致密, 渗碳体分布在条状下贝氏体组织中, 硬度高的Cr₂N颗粒数目增加, 白亮层显微硬度值显著提高, 渗氮层脆断的临界压力由气体渗氮层的3 N提高到激光淬火-渗氮层的6 N。      

预腐蚀与预疲劳对30CrMnSiA螺栓钢微动疲劳行为的影响

为探究30CrMnSiA高强度螺栓钢在海洋环境服役工况下的微动疲劳行为,采用扫描电子显微镜、能谱仪、电化学阻抗谱等分析手段研究了预腐蚀、预疲劳以及两者联合作用对30CrMnSiA高强钢微动疲劳损伤行为的影响规律及机制.结果表明:本实验条件下30CrMnSiA螺栓钢损伤模式为微动疲劳;随着预腐蚀时间的延长,30CrMnSiA螺栓钢的微动疲劳寿命逐渐降低,预腐蚀6 d后螺栓的平均微动疲劳寿命降低了 73.69％.在相同预腐蚀实验条件下,随着预疲劳循环次数的增加,螺栓的微动疲劳寿命逐渐降低;然而\"预疲劳1万次+预腐蚀2 d\"螺栓的微动疲劳寿命却稍高于单纯预腐蚀2 d的螺栓.预疲劳循环次数愈多和预腐蚀时间越长,螺栓的微动疲劳寿命则越短.预疲劳4万次循环后再腐蚀4 d的螺栓疲劳寿命降低了86.4％.原因是预腐蚀及其与预疲劳联合作用通常会促进30CrMnSiA螺栓钢表面疲劳裂纹的萌生和扩展,进而导致其微动疲劳寿命降低,但当预疲劳周次较少时,微动磨损较轻,且对螺栓表面有一定的整平作用,由此缓解了腐蚀的不利影响,使得螺栓的微动疲劳寿命反而比单纯预腐蚀螺栓的寿命稍长.     

3D-C/SiC复合材料在室温和1300℃的拉-拉疲劳行为

采用应力比为0.1，频率为60Hz的正弦波在室温和1300℃，10^-4Pa真空中对3D－C／SiC复合材料进行了拉－拉疲劳试验。同时用SEM分析了疲劳断口特征。结果表明：若取循环基数为10^6，1300℃疲劳极限为285MPa，约为抗拉强度的94％；室温疲劳极限为235MPa，约为抗拉强度的85％。1300℃疲劳断口的纤维拔出长度比室温短。疲劳损伤主要起源于纤维束编织交叉部位，随着疲劳循环次数的增加，纤维束周围基体的损伤也不断加剧。     

有限元法分析角铝和方形铝管的抗扭性能

亚太地区大学生竞赛机器人的框架结构通常采用角铝和方形铝管制作,二者的抗扭性能存在显著差异,需合理组合使用二者才能提升整个机构的稳定性,尤其是机器人肢体的抗扭转变形的能力,这里通过利用solidworkssimulation有限元分析软件分析二者的抗扭性能,并从仿真结果比较二者抗扭性能的差异,为机器人机构制作的合理选材以及机械结构的合理设计等提供理论依据。     

拉弯扭比例加载下50CrVA弹簧钢的多轴疲劳寿命及损伤特征

用MTS 809拉-扭电液伺服材料试验机研究50CrVA弹簧钢标准试样以及各偏心试样在比例加载下的多轴疲劳寿命,并用扫描电子显微镜(SEM)对疲劳断口形貌进行观察。结果表明:比例加载下当弯曲应力幅值不超过等效应力的11%时,附加弯矩对试样的疲劳寿命无影响。各试样断口在疲劳扩展前期可以观察到轮胎花样;疲劳裂纹的扩展方向有周向和径向两种。断口上的疲劳特征为综合应力作用的结果;沿径向和周向分布的疲劳条带分别为轴向应力作用和扭转切应力作用的结果。     

5083铝合金/35CrMo钢线接触切向微动磨损行为

研究钢/铝配副的线接触微动磨损具有重要的理论意义和工程价值,过去对其报道不够。在电磁激振微动磨损试验机上,采用自调节式线接触夹具,对5083铝合金/35Cr Mo钢摩擦副进行线接触式切向微动磨损,研究了其在线接触条件下的切向微动磨损行为。结果表明:在线接触条件下,5083铝合金/35Cr Mo钢的微动运行区域存在部分滑移区、混合区和滑移区;部分滑移区摩擦系数较小,混合区摩擦系数峰值最大;部分滑移区损伤轻微,接触呈不连续特征,混合区和滑移区磨损严重;5083铝合金的磨损体积随着位移幅值的增加而增加,磨痕表层有微裂纹;5083铝合金/35Cr Mo合金钢的磨损机制主要为磨粒磨损和疲劳磨损。     

拉—拉疲劳下15MnMoVN多裂纹扩展研究

为分析单裂纹或多裂纹在裂纹面承受疲劳拉伸载荷作用下尖端应力强度因子变化规律和裂纹形貌变化以及疲劳寿命情况,以含不同初始长深比的半椭圆单裂纹或双裂纹的薄片试样为研究对象,对试样在应力比R=0.1的疲劳拉伸载荷下单裂纹或双裂纹情况进行了仿真分析。建立含裂纹试样的有限元模型,仿真分析了裂纹在扩展过程中尖端应力强度因子的分布情况,并将单裂纹扩展结果与双裂纹相互作用影响下的结果进行了对比研究;进行含裂纹试样的疲劳实验,分析了含单裂纹或双裂纹的试样的断裂面的形成原因,并验证仿真结果正确性。结果表明,裂纹面之间的相互作用会逐渐影响裂纹的扩展方向、扩展速率以及在扩展过程中尖端应力强度因子的变化趋势;而且初始形貌为半椭圆形的双裂纹在相互作用影响下会逐渐过渡到半圆形。     

爆炸复合钢板疲劳裂纹的增长行为

通过在不变的应力强度因子范围内进行疲劳裂纹增长试验及通过对疲劳裂纹增长进行有限元弹-塑性分析,研究了爆炸复合钢板疲劳裂纹的增长行为。探讨了初始残余应力、硬化层和每一原始材料的屈服点对裂纹传播的影响。由有复合界面、接近界面的硬化层和残余应力的爆炸复合材料的检验得出如下结论:疲劳裂纹增长速率与应力强度因子范围无关,但与裂纹尖端应变范围的最大值紧密相关。