应力比对航空高强LD2CZ铝合金腐蚀疲劳裂纹扩展的影响

利用扫描电镜联合液压伺服试验机,并借助于Walker公式研究了应力比对预腐蚀不同时间航空高强LD2CZ铝合金疲劳裂纹扩展的影响,在应力比分别为0．05,0．5,0．7的条件下对预腐蚀0,15,30d的LD2CZ铝合金单边缺口板状试样进行了疲劳加载试验,得到了其疲劳裂纹扩展速率曲线,并拟合出了Walker公式中的材料常数。结果表明：裂纹扩展速率会随着应力比的增加以及腐蚀损伤的加深而增大,拟舍得到的Walker公式可用来定量化地表征应力比和腐蚀损伤对疲劳裂纹扩展速率的影响。     

不同腐蚀环境对7475-T7351铝合金疲劳性能及裂纹扩展速率的影响

采用轴向加载疲劳和疲劳裂纹扩展速率性能测试方法,研究了不同腐蚀环境对7475-T7351铝合金厚板疲劳及裂纹扩展性能的影响.结果表明:腐蚀环境对7475铝合金的疲劳性能有较大影响,油箱积水和3.5%(质量分数,下同)NaCl溶液中光滑试样的疲劳强度较室温下降约68%,油箱积水和3.5%NaCl溶液环境对材料疲劳强度的影响程度基本相同;不同环境腐蚀(空气和3.5%NaCl)和不同温度(室温和125℃)对材料的低周疲劳性能影响不大;腐蚀环境对裂纹扩展有较明显的加速作用,油箱积水和3.5%NaCl溶液环境对裂纹扩展的加速规律基本一致.     

疲劳裂纹扩展行为的研究现状及钛合金的疲劳裂纹扩展特征

疲劳裂纹扩展行为是现代材料研究中重要的内容之一.论述了组织结构、环境温度、腐蚀条件以及载荷应力比、频率变化对材料疲劳裂纹扩展行为的影响.总结出疲劳裂纹扩展研究的常用方法和理论模型,并讨论了"塑性钝化模型"和"裂纹闭合效应"与实际观察结果存在的矛盾.最后,对钛合金疲劳裂纹扩展研究的内容和研究结果进行了概述.     

粉末冶金铝合金的疲劳裂纹扩展行为

疲劳性能是粉末冶金铝合金一项重要的使用性能,研究疲劳裂纹扩展行为是研究疲劳性能的一种重要的方法。总结了影响粉末冶金铝合金疲劳裂纹扩展速率的各种外部因素和内部因素,外部因素主要包括应力比、温度、制备方法等,内部因素有晶粒尺寸、夹杂物、铝基复合材料中的增强相颗粒等,并详细阐述了这些因素的影响机制。     

循环载荷压半周对疲劳裂纹扩展速率的影响

本文使用ＬＹ１１ＣＺ铝合金及１８ＭｎＨＰ钢两种板材的中心裂纹拉伸试件，在不同应力水平及应力比下，就应力比，特别是循环载荷压缩部分对疲劳裂纹扩展速率的影响进行了试验研究和分析，指出，现有裂纹闭合理论不足以解释载荷压半周的作用，并就两种材料给出了估算裂纹扩展速率的经验公式。在此基础上还指出，用线弹性断裂力学应力强度因子Ｋ作为裂纹扩展的控制参量，在理论上，有待进一步研究。     

加载历史和裂纹闭合对疲劳裂纹扩展行为影响的数值模拟

采用不同应力比条件下的16MnR钢紧凑拉伸试样,设计了三种有限元分析模型,即不考虑加载历史效应的静态裂纹扩展模型,同时考虑加载历史和裂纹闭合的动态裂纹扩展模型以及仅考虑加载历史的伪动态裂纹扩展模型,对疲劳裂纹闭合过程、裂纹尖端的应力-应变迟滞环、疲劳损伤和裂纹扩展速率进行了数值模拟与分析,进而着重探讨了加载历史和裂纹闭合影响疲劳裂纹扩展行为的交互作用机制。结果表明：对于同类分析模型,应力比越大越不容易产生裂纹闭合;而在应力比相同的情况下,加载历史引起的残余压应力对裂纹闭合有明显的促进作用。裂纹闭合效应阻碍了平均应力的松弛,减小了裂纹尖端附近的应力-应变场强度、疲劳损伤和裂纹扩展速率,而加载历史引起的残余压应力则加快了平均应力的松弛和抑制了棘轮效应。与实验结果比较发现,只有同时考虑了裂纹闭合效应和加载历史影响的动态裂纹扩展模型,才能对疲劳裂纹扩展行为进行准确、定量的模拟。     

基于遗传规划算法的不同应力比下不同厚度7050铝合金疲劳裂纹扩展寿命预测

针对不同厚度7050铝合金试样进行了不同应力比条件下的一系列疲劳裂纹扩展试验,并运用遗传规划算法对疲劳裂纹扩展寿命进行预测。遗传规划算法是模拟自然界中生物的进化策略,通过交换、突变等遗传操作,搜索目标的最优解。建立7050铝合金疲劳裂纹扩展速率的遗传规划模型,并利用试验数据对模型进行测试,后与其他典型疲劳裂纹扩展模型进行比较。研究结果表明:GP模型预测的7050铝合金疲劳裂纹扩展寿命结果与试验值基本吻合,相对误差小于1.5%,且GP模型预测结果的准确性高于Paris模型和Walker模型。     

Ti-6Al-4V钛合金的疲劳裂纹扩展规律

针对熔模铸造Ti-6Al-4V钛合金的等幅疲劳裂纹扩展速率和疲劳裂纹扩展门槛值进行了研究。结果表明：该钛合金CT试样的疲劳裂纹扩展门槛值高于CCT试样的疲劳裂纹扩展门槛值,同一类试样的疲劳裂纹扩展门槛值随着应力比的增加呈下降趋势;疲劳裂纹扩展速率随着平均应力的增加以及应力水平的增加而增大;根据疲劳裂纹扩展试验数据拟合了Ti-6Al-4V钛合金Paris方程和Walker方程中的相关材料参数,以为材料的使用寿命评估及损伤容限设计提供参考。     

6061-T6 铝合金激光焊接接头腐蚀疲劳裂纹扩展

目的研究6061-T6铝合金激光焊接接头的腐蚀疲劳裂纹扩展特性,并分析裂纹扩展的影响因素。方法利用光纤激光器,焊接尺寸为150 mm×100 mm×4 mm(焊接方向、横向、熔深方向)的6061-T6铝合金,采用SE(B)三点弯曲疲劳裂纹扩展试验并利用连续降K法,分别在空气和人工海水中进行疲劳裂纹扩展试验,通过使用金相显微镜(OE)和扫描电子显微镜(SEM),对金相结构进行观测分析。结果同样工艺参数的焊接接头,在海水中疲劳裂纹门槛值(4.063 016 MPa·m~(0.5))大于空气中的门槛值(3.479 166 MPa·m~(0.5));在疲劳裂纹扩展中速区(da/dN10~(-5) mm/cycle)时,海水焊接接头疲劳裂纹扩展速率大于空气中的,低速区(da/d N10~(-5) mm/cycle)则小于在空气中的。结论成形良好的焊缝、晶粒细小的焊缝组织有助于接头疲劳裂纹扩展性能的提高;中速区,海水中疲劳裂纹扩展速率偏大,主要是由腐蚀条件下焊缝裂纹尖端阳极溶解和交变载荷共同作用导致;低速区,海水中疲劳裂纹扩展速率偏小,主要原因是腐蚀产物堆积于疲劳裂纹扩展尖端,产生较强裂纹闭合效应。     

Influence of Stress Ratio and Loading Condition on Near-threshold Fatigue Crack Growth Behaviour

Near-threshold fatigue crack propagation behaviour of a cold-worked copper tested with distinct fa-tigue testing systems under different stress ratios has been investigated.The emphasis was placed onthe evaluation of crack closure effect as well as the effective fatigue threshold,It was found that thefatigue threshold for R=0 is higher than those for R=-1 and R=0.4,for which almost the samethreshold value was derived.Compared with the conventional closure evaluation method,the pro-posed new closure evaluation method can generally interpret the dependence of the fatigue thresh-old on stress ratio and loading condition,and leads to a higher and relatively constant effective fa-tigue threshold of about 3 MPa·m~(1/2) for the cold-worked copper at different stress ratios andloading conditions.     

国产与进口5083-H116铝合金微观组织及疲劳裂纹扩展速率研究

研究了国产与进口5083-H116态铝合金轧制薄板材（厚度3 mm）的微观组织及其疲劳裂纹扩展行为。结果表明,国产与进口5083铝合金化学成分均满足相应标准要求。国产与进口5083铝合金显微组织均存在较多的粗大第二相,但后者的数量更多;相对于国产合金,进口合金晶粒尺寸更加细小、分布更加均匀。沿板材横、纵向,国产合金的抗拉强度和屈服强度皆高于进口合金,而延伸率相反。进口合金的疲劳裂纹扩展速率低于国产合金,在ΔK=15 MPa·m^1/2时,其裂纹扩展速率降低了32%以上。疲劳断口皆呈3个典型区域：裂纹萌生区均出现疲劳辉纹,相对于进口合金,国产合金较平坦且存在分层现象;稳态扩展区皆有明显疲劳辉纹,辉纹间距分别为0.405 5μm和0.282 3μm;瞬断区内,进口合金具有数量更多、尺寸更小的韧窝。     

不同应力比下Cu/WCp复合材料疲劳裂纹扩展行为及影响机制分析

通过粉末冶金工艺制备了一种高压电触头用Cu/WCp颗粒增强复合材料。研究了不同应力比下Cu/WCp颗粒增强复合材料的疲劳裂纹扩展行为,并结合裂纹闭合模型和两参数驱动力模型分析了应力比对Cu/WCp颗粒增强复合材料疲劳裂纹扩展速率的影响机制。研究结果表明:随着应力比R的增大裂纹扩展速率增大,尤其在近门槛值附近裂纹扩展速率差别最明显。裂纹闭合模型和两参数驱动力模型均可以较好地将不同应力比R下(da/d N-ΔK)关系曲线关联起来,且两参数驱动力模型的相关性更好。这说明导致不同应力比R下Cu/WCp颗粒增强复合材料疲劳裂纹扩展速率差异的原因主要是Kmax引起裂纹尖端单调损伤,其次是裂纹闭合效应。根据SEM断口分析发现高应力比的断面较低应力比的粗糙,低应力比时断口以基体撕裂为主而高应力比时以颗粒基体脱粘为主。     

应力比对K55套管钻井钢疲劳裂纹扩展性能的影响

利用电液伺服疲劳实验机及SEM研究了应力比对K55套管钻井钢疲劳裂纹扩展行为的影响.结果表明:应力比对裂纹失稳区起始点对应的应力强度因子范围△K值具有显著的影响.随着应力比的增加,裂纹扩展失稳区起始点对应的裂纹扩展速率具有显著的降低,疲劳裂纹扩展门槛值也呈现显著的降低趋势.当疲劳裂纹逐渐由Paris区过渡到失稳扩展区,平均载荷逐渐取代应力强度因子幅度△K作为裂纹扩展的主导驱动力.当裂纹扩展至拉伸过载区,断口表面则呈现明显的冲击断裂特征.     

TIG与FSW焊接工艺下2219铝合金疲劳裂纹扩展性能研究

目的 研究钨极惰性气体保护焊（TIG）和搅拌摩擦焊（FSW）对2219铝合金焊接接头疲劳性能的影响,并探究这2种不同焊接技术条件下焊接接头疲劳裂纹的产生与裂纹扩展原理,了解2种焊接接头的抗裂纹扩展能力,为工程实践应用提供数据参考。方法 采用疲劳裂纹扩展试验方法,测试上述2种焊接工艺条件下焊缝金属和热影响区组织的疲劳裂纹扩展速率da/d N和阈值,使用光学显微镜和扫描电子显微镜观察并分析金相组织和疲劳断口形貌特征。结果 疲劳裂纹倾向于沿裂纹处萌生,裂纹的存在成为主要的裂纹扩展源头,有利于加速裂纹向前延伸。热影响区由于组织结构不均匀,不同位置的晶粒尺寸存在明显差异,疲劳裂纹扩展路径倾向于沿靠近焊缝一侧向靠近母材区域扩展。TIG焊接工艺下焊缝金属和热影响区的裂纹扩展速率明显低于FSW焊接工艺下的焊缝金属和热影响区,与此同时,TIG焊接接头表现出优良的抗疲劳裂纹扩展性能。结论 通过此研究,建议2219铝合金焊接接头采用TIG焊接工艺,抗疲劳裂纹扩展效果更佳。     

腐蚀环境下2024-T3铝合金疲劳裂纹扩展和剩余强度实验研究

对2024-T3铝合金在5种典型实验室环境和3种组合环境下的疲劳裂纹扩展和剩余强度进行了实验研究.通过实验获得的裂纹扩展数据,对Paris公式进行条件拟合,得到各种环境下的裂纹扩展常数,并作了对比分析.结果表明,腐蚀环境的参与使2024-T3铝合金的疲劳裂纹扩展速率明显加快,不同腐蚀环境对疲劳裂纹扩展速率的影响程度不同,其影响的严重程度由重到轻依次为:油箱结构区、厨房与厕所、油箱积存水、盐水、潮湿空气、高空环境、干燥空气.实验数据还进一步表明,腐蚀介质对临界裂纹长度的影响很小,说明环境对剩余强度能力无直接影响.     

高压容器用钢疲劳裂纹扩展速率研究

研究了高压容器用Cr Ni Mo钢在空气中与3.5%Na Cl溶液介质中的疲劳裂纹扩展,结果表明,3.5%Na Cl溶液介质的存在加速了Cr Ni Mo钢的裂纹扩展,随着裂纹的进一步扩展,其加速作用越来越不明显。     

Effect of Pre-loading on Short Fatigue Crack Growth at a Notch

Results indicate that under cyclic tension thegrowth rate of short fatigue crack from notch rootwill be lowered greatly by tensile pre-loading,butonly a little change by compressive pre-loading.The effect of tensile pre-loading will decrease withthe increase of stress ratio.The variation of shortfatigue crack growth rate is related to the residualstress distribution around notch root.