由改善显微组织形态提高钢件疲劳寿命

本文探讨研究由改善显微组织形态提高调质高强度钢件疲劳寿命的可能性及相应的机理和途径。实验研究发现,通过改善显微组织到预想的状态,使调质高强度钢应力场强度因子范围门槛值稍有增高,疲劳裂纹扩展速率减低,疲劳寿命明显提高。分析认为,对疲劳寿命的提高是依据作者对改善调质高强度钢强韧化机理和途径的论点而合理设计热处理工艺,使这种钢晶粒显著细化,碳化物颗粒极为细小而均匀以及基体韧化的结果。这种组织形态具有阻碍疲劳裂纹扩展、减小应力集中和阻碍新裂纹的产生等作用,是提高疲劳寿命的重要原因。对改善调质态钢的强韧性和提高疲劳抗力的机理和途径作了分析探讨。     

滚子链链板疲劳裂纹的萌生及扩展

通过对带孔试件疲劳过程的动态观察，得到疲劳裂纹的萌生寿命及扩展速率；采用有限元法计算出在不同载荷及不同裂纹长度下带孔试件和标准链板（２４Ａ）的裂纹尖端应力强度因子幅值△Ｋ。从而，可以根据Ｐａｒｉｓ公式ｄａ／ｄＮ＝Ｃ（△Ｋ）￣ｎ得出滚子链链板疲劳裂纹的萌生及扩展规律。     

Dynamic Model of Thermal Fatigue Crack Propagation In 3Cr2W8V Steel

In this paper, the thermal fatigue test data in 3Cr2W8V steel are analyzed numerically. Then, on this basis a formula of thermal fatigue crack propagation rate with respect to stress intensiyt factor range is presented. Finally a dynamic equation of the control parameters for thermal fatigue crack propagationis derived according to evaluating the thermal strain relaxation property of the steel.     

腐蚀疲劳裂纺扩展过程中裂尖阳极溶解的贡献

对7475－T761铝合金材料在3．5％NaCl水溶液中的变形与腐蚀电流关系进行了试验测试,结合裂尖局部应力应变的分析结果,对等幅循环载荷作用下,7475－T761铝合金－3．5％NaCl溶液体系腐蚀疲劳裂纹扩展过程中裂尖阳极溶解的贡献进行了计算分析。     

Q235、Q345钢结构材料的低周疲劳性能

对Q235、Q345钢的低周疲劳性能进行了研究。采用轴向应变控制方法,在岛津电液伺服疲劳试验机上测定了2种钢低周疲劳过程中的循环应力响应特征、循环应力与应变的关系,通过拟合Basquin公式和Coffin-Manson公式得到了2种钢的疲劳寿命公式,据此计算了Nf=100周时的循环能量吸收率σa.Δεt值,并与别的钢筋进行了比较。通过断口扫描发现,Q235钢裂纹起源于试样表面,由于第二相质点和夹杂物的存在,形成微孔洞和微裂纹,互相连接形成疲劳断裂;Q345钢裂纹起源于表面,然后通过不断扩展形成微裂纹,再连接成宏观裂纹,最终导致材料断裂。     

圆锥滚子轴承内圈挡边与滚子接触处的润滑

挡边与滚子接触情况是影响352226型铁路轴承温升的主要原因之一.在对铁路轴承进行实验研究的基础上,借助SKF公司的经验,从理论上分析了圆锥滚子轴承内圈挡边和滚子接触处的润滑特性,通过对滚子与挡边在不同的接触点所形成的不同的摩擦力矩的特性曲线分析以及对滚子端面与挡边在不同润滑状况时跑合工作温度的试验,得出了滚子与挡边形成弹性流体动力润滑的条件,即圆锥滚子轴承的挡边与滚子接触位置应当保持在内圈挡边的中心.     

板孔加工方法对滚子链链板疲劳强度的影响

采用数理统计方法研究了不同板孔加工方法对滚子链链板疲劳强度的影响规律，给出了Ｒ－Ｓ－Ｎ曲线，且以铰孔试样为基准（光亮带１００％）得出表面质量系数的分布（μβ．σβ）。根据μβ．σβ更科学地评价了各种板孔加工方法的适用性，并进一步从板孔表面粗糙度、表面应力状态、疲劳裂纹萌生与扩展以及断口微观形貌等方面进行了理论分析。结果表明，链板疲劳裂纹萌生寿命占整个疲劳寿命的９０％以上，链板孔表面粗糙度、表面应力状态是影响链板疲劳强度的主要因素。与一次冲孔工艺相比，修孔工艺可使疲劳强度提高２８％，挤孔工艺可提高疲劳强度３８％。     

16Mn钢焊接件疲劳裂纹萌生与扩展机理研究

对16Mn钢对焊接头的焊缝及热影响区中疲劳裂纹的萌生与扩展机理进行了研究与讨论,结果发现：疲劳裂纹的萌生与扩展与铁素体组织有关,疲劳裂纹扩展阶段裂纹尖端附近为形成于铁素体晶粒内的位错胞及亚晶,在离裂纹尖端较远处为高密度的位错缠结。     

汽车发动机正时链的多冲特性

为了提高国产正时链条的性能,研究了05BT—1汽车发动机正时链的磨损失效机理以及销轴、套筒和滚子等元件摩擦表面的磨损形貌特征．结果表明,汽车发动机正时链的主要磨损机制是疲劳磨损,销轴、套筒零件表面的裂纹生成、扩展与剥落是其主要磨损失效机理．因此,保证滚子零件具有足够的强度与塑性,并采用合理的成形工艺,是提高滚子零件多冲抗力的有效方法．     

Q345圆钢杆的疲劳破坏模型

为研究结构钢圆杆的疲劳破坏模型,以结构钢的椭球面断裂模型为开裂判据,由结构钢圆杆疲劳裂纹的裂尖真实应力场,计算出结构钢圆杆疲劳裂纹的失稳扩展面积、稳定扩展面积和稳定扩展长度.基于结构钢疲劳裂纹随加载次数加速扩展的试验事实,假定结构钢圆杆的疲劳裂纹稳定扩展速率是循环加载次数的单调递增幂函数,即双对数坐标系下结构钢圆杆的疲劳裂纹稳定扩展速率和循环加载次数为单调递增线性函数,积分后得到结构钢圆杆的疲劳裂纹稳定扩展长度和疲劳寿命间的函数表达式,导出结构钢圆杆的疲劳破坏模型.建议的结构钢圆杆的疲劳破坏模型表明,结构钢圆杆的疲劳寿命是名义最大应力、相对应力幅、初始裂纹位置和初始裂纹长度的复杂函数,不能简单化为仅是应力幅的函数.对Q345B圆钢杆进行了常幅循环应力疲劳试验,结果表明,Q345B圆钢杆的疲劳寿命随相对应力幅和名义最大应力的增加而降低.根据Q345B圆钢杆的疲劳试验结果,标定了其疲劳破坏模型参数,验证了建议的疲劳破坏模型精度.     

倾斜疲劳裂纹在混合型应力下张开及滑移特性

对于存在裂纹的机械零件或者构件,它很有可能会受到来自不同方向的作用力, 因此有必要研究裂纹在混合型应力条件下的传播特性. 该文使用具有不同倾斜角度的裂纹--这些裂纹是在应力比R=0的Ⅰ型循环应力下制作的,通过测量裂纹的开口方向和滑移方向的位移量,计算了裂纹端部Ⅰ型应力强度因子(KⅠ)mes和Ⅱ型应力强度因子(KⅡ)mes.裂纹的倾斜角度是指载荷方向与裂纹间的夹角.结果表明,对于存在压缩残余应力的疲劳裂纹,当倾斜角度较大,即β=60°时,应力强度因子的实验值(KⅠ)mes小于理论计算值(KⅠ),但此时实验值(KⅡ)mes与理论值(KⅡ)基本一致.另一方面,对于倾斜角度较小β=45°的疲劳裂纹,其(KⅠ)mes减少的同时,由于裂纹上下表面相互接触,从而导致(KⅡ)mes同时下降.     

Correlation of the positive stress ratio effects on fatigue crack propagation rate of aluminium alloys based on a new parameter da/dS

In-situ SEM （Scanning Electron Microscope） observation of fatigue crack propagation in aluminium alloys reveals that crack growth occurs in a continuous way over the time period during the load cycle. Based on this observation, a new parameter da/dS is introduced to describe the fatigue crack propagation rate, which defines the fatigue crack propagation rate with the change of the applied stress at any moment of a stress cycle. The relationship is given between this new parameter and the conventional used parameter da/dN which describes the fatigue crack propagation rate per stress cycle. Using this new parameter, an analysis has been performed and a model has been set up to consider the effect of the applied stress ratio on the fatigue crack propagation rate. The obtained results have been used to correlate the published test data and a good correlation has been achieved. This method is very easy to use and no fatigue crack closure measurement is needed, therefore this model is significant in engineering application.     

国产汽车链的多冲特性及失效机理研究

通过试验与分析,研究了汽车发动机正时链的多冲特性、失效机理以及销轴、套筒和滚子等元件摩擦表面的磨损形貌特征.结果表明,汽车发动机正时链的主要磨损机制是疲劳磨损,销轴、套筒零件表面的裂纹生成、扩展与剥落是其主要磨损失效机理.保证滚子零件具有足够的强度与塑性,并采用合理的成形工艺,是提高滚子零件多冲抗力的有效方法.     

TC4钛合金的疲劳裂纹扩展Walker公式

为了研究不同应力比下TC4钛合金疲劳裂纹扩展特性,用Warker公式来描述不同应力比下的疲劳裂纹扩展速率.按照标准试验方法,试验加载应力比分别为0.06,0.5,0.7.利用递增多项式数据处理的计算程序,绘制了铸造TC4钛合金疲劳裂纹扩展速率曲线,并对疲劳断口进行扫描分析,计算Walker公式下的材料常数.结果表明,当应力比R≥0时,疲劳裂纹扩展速率随应力比的增大而增大,表现为疲劳条带间距增大.计算得材料常数m为4.082 16,n为-0.023 91,C为6.963 04×10-7.     

UHPC的轴拉性能与裂缝宽度控制能力研究

为研究3种类型超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,简称UHPC)的轴拉应力-应变曲线及其裂缝宽度控制能力,包括高应变强化UHPC、低应变强化UHPC和应变软化UHPC.采用轴拉试验方法测试狗骨头形试件,得到UHPC的轴拉应力-应变曲线和缝宽-应变曲线.试验结果表明:高应变强化UHPC和低应变强化UHPC的轴拉应力-应变曲线均包括弹性段、应变强化段和应变软化段,应变软化UHPC只有弹性段和应变软化段;UHPC应变强化段和应变软化段的转折点是裂缝缓慢扩展和迅速扩展的临界点;提高UHPC的极限拉伸应变,即延长其应变强化段,有助于提高其裂缝宽度控制能力;高应变强化UHPC拉伸应变在0.42%之前,其裂缝宽度均小于0.05 mm.对比C50混凝土(极限应变、极限强度分别为0.012%、2.3 MPa),高应变强化UHPC优异的裂缝宽度控制能力避免了结构设计中受正常使用状态裂缝宽度验算限制的影响,同时可在钢筋屈服前与其全程协同工作,这使得钢筋增强高应变强化UHPC在某些需要对裂缝宽度进行严格控制的结构类型中具有很高的应用价值.     

Transient dynamic analysis and comparison on wedging processes of overrunning clutches with different contact surfaces

The effects of contact surface on dynamic wedging behavior of the roller and inner-ring of the overrunning clutch in a dual-turbine torque converter were investigated to reveal the friction self-locking mechanism and dynamic process. Planar strain clutch models including roller, inner-ring and outer-ring were built, and transient wedging process was analyzed with an explicit dynamics method. The modeling of stress and strain distribution and variation of two kinds of contact surfaces show that there are three stages named slipping, wedging and binding respectively during whole wedging process. Meanwhile the geometric structures of contact surfaces greatly influence the peak stress and strain distribution of the wedging process of the roller and inner-ring. The load bearing performance of contact surfaces with logarithmic spiral curve is better than that with straight line. Our study provides theoretical foundation for design and further optimization of wedging contact surface of an overrunning clutch in a dual-turbine hydrodynamic torque converter.     

Influence of material＇s cyclic deformation behaviour on fatigue crack growth threshold

To investigate the relation between material＇s cychc plastic behaviour and fatigue crack growth, a new model is proposed. The model incorporated the two intrinsic properties of material＇ s cyclic plastic and crack tip＇ s deformation dislocation to interpret fatigue crack threshold. The relation between material＇ s cyclic hardening parameters （cyclic hardening amplitude and cyclic hardening rate） and fatigue threshold is studied. Fatigue threshold is determined based on the dislocation-free zone （DFZ） model, the theory of cohesive zone and the cyclic deformation behaviour. The results show that fatigue threshold increases with the decrease of the amplitude of cyclic hardening and is independent of cyclic hardening rate, but fatigue crack growth rate increases with the increase of cyclic hardening rate.     

AZ31B镁合金螺纹型缺口试样疲劳性能研究

利用高频疲劳试验机对AZ31B镁合金螺纹型缺口试样疲劳性能进行了试验研究,给出了本实验条件下的S-N曲线,得到循环基数为107的疲劳极限是15.3MPa,并与相同材料光滑试样疲劳性能对比.运用扫描电镜对断口形貌进行了观察,分析了断裂机理.经分析认为:AZ31B挤压镁合金螺纹型缺口试样高周疲劳的断裂过程包括裂纹萌生、裂纹扩展、最终断裂3个阶段,疲劳源主要发生在螺纹根部,为多发性裂纹源;裂纹扩展区微观断口具有典型的解理断口形貌,断裂表现为脆性断裂.     

Q345B母材及其焊接接头的低周疲劳行为

对Q345B及其光滑焊接接头的低周疲劳行为进行了试验研究.采用轴向对称应变控制方法,保持恒定应变速率为0.005 s-1,在0.3％～0.7％的应变范围内,在电液伺服疲劳试验机上测定了Q345B及其光滑焊接接头的低周循环应力响应特征、应变-寿命、应变-能量关系,并进行了对比分析.结果显示,Q345B母材在应变幅度低于和高于0.4％时分别呈现明显的循环软化和硬化现象,而焊接接头出现显著的硬化现象.与母材相比,焊接接头的低周转变寿命、疲劳强度和疲劳寿命明显减小.通过试验数据确定了Q345母材及其焊接接头Coflin-Manson关系的合理参数,建立了应变幅度-疲劳寿命及能量-寿命关系式.力学不均匀性引起的循环硬化趋势增加是导致焊接接头低周疲劳性能减低的主要原因.     

A356-SiCp铝基复合材料疲劳裂纹扩展机理的实验研究

为了观察A356-SiCp铝基复合材料的疲劳裂纹扩展机理。对在不同栽荷下的试件进行取样分析和显微观察。实验分析结果表明:在低载条件下,SiC颗粒将阻碍裂纹的扩展,改变裂纹的扩展方向。裂纹避开SiC颗粒在基体中作之字形扩展,而降低裂纹的宏观扩展速度,使材料的疲劳寿命得到提高。