疲劳短裂纹形成和扩展的划分定义探讨

根据对疲劳短裂纹生长行为的分析,将疲劳短裂纹形成和扩展过程划分为微观结构显著影响阶段和稳定生长阶段。综合考虑力学和材料两方面因素,给出了如下划分定义：疲劳短裂纹形成阶段为微观结构显著影响阶段;疲劳短裂纹扩展阶段为稳定生长阶段。通过有关文献分析并结合本试验观察,确定了疲劳短裂纹形成和扩展划分的临界裂纹长度为平均晶粒尺寸的５倍。     

疲劳短裂纹评定方法新进展

回顾了疲劳短裂纹评定方法的近期进展,着重介绍了几种疲劳短裂纹的物理模拟方法,面形单裂纹蒙特卡罗法,群体裂纹损伤的蒙特卡罗法,复合因子损伤法,分形方法,统计分析法以及细观力学方法。这些模型从不同的思维角度为我们提供了短裂纹的分析方法。     

基于短裂纹特性的疲劳损伤参数

通过对中碳钢光滑试样的疲劳实验,研究了疲劳过程中短裂纹的扩展和演化行为,分析了基于短裂纹群体行为的疲劳损伤参数来描述疲劳损伤的有效性。通过研究裂纹总数和裂纹总长这两个参数在疲劳损伤过程中的动态变化,对基于短裂纹群体行为的疲劳损伤检测方法进行了评价。     

病毒特征与疲劳短裂纹群体行为的相似性研究

讨论了应用生命科学进行材料疲劳损伤的几种研究方法，包括神经网络、瞬态能量输入。结合材料损伤和病毒学的相关研究成果，指出疲劳短裂纹和病毒在微观形态、寄生环境，以及侵染过程各阶段上具有相似性，从遗传裂纹和材料免疫性的角度，提出了基于病毒特征的疲劳短裂纹群体行为研究策略。对此进行的研究有助于深入认识材料疲劳损伤的物理机理。     

三维应力状态下高温低周疲劳表面短裂纹实验研究及数值模拟

依据16MnR材料三维应力状态下高温低周疲劳表面短裂纹的实验分析结果，提出了一种表面随机分布短裂纹群体演化行为模型。模型考虑了材料细观组织、细观结构影响及裂纹之间的相互作用，并用该模型对16MnR材料表面疲劳短裂纹群体演化全过程进行了数值模拟分析，结果表明模拟结果与实验结果基本一致，该模型能有效地用于短裂纹的模拟。最后提出微观短裂纹萌生驱动力与扩展驱动力概念。     

高温低周疲劳短裂纹萌生的数值模拟

基于大量的高温低周疲劳试验,编写Matlab程序修正voronoi多边形模拟了20钢表面的显微组织;用有限元软件计算得到了不同试验条件下试样表面的应力、应变状态;以基础能量表征晶界及滑移带抵抗裂纹萌生的能力,改进位错累积理论并计算获得了裂纹的萌生寿命,实现了对低碳钢高温低周疲劳短裂纹萌生的数值模拟。结果表明:在高温下,疲劳短裂纹主要萌生于应力集中处的驻留滑移带及不稳定晶界上,受表面显微组织的影响,既有沿晶萌生又有穿晶萌生;修正的voronoi多边形很好地反映了表面显微组织,数值模拟能够准确再现不同循环次数下疲劳短裂纹的群体萌生行为。     

模拟生物信息流的疲劳短裂纹群体行为研究

模拟生物信息流的疲劳短裂纹群体行为研究是材料仿生复效研究的一个重要分支。本文结合了进化生物学、遗传学和病毒学的有关理论成果,指出裂纹演化的过程也是裂纹发展的进化过程。依据基因分离重组和病毒侵染特征,研究了表面随机分布短裂纹随着时间和空间的变化而扩展、汇合规律,指出这种规律性可以靠裂纹基因来控制,裂纹扩展的结果是对其寄生机体的严重损伤,并提出了相应的研究策略。最后对退火45钢材料表面疲劳短裂纹的扩展过程进行了模拟分析,模拟结果表明,短裂纹生物统计数据的模拟结果与实验结果基本一致。     

疲劳短裂纹在残余应力场中的闭合和扩展

用压入法引入残压应力,以研究穿透短纹在残余应力听扩展规律。残余压力是通过提高裂纹闭合而提高裂纹扩和,此法不仅适用于长裂纹,也可延伸致短裂纹阶段,残余应力的引入不改变材料的本征门槛。     

高温疲劳短裂纹萌生与扩展的实验研究

对2．25Cr-1Mo合金钢进行高温疲劳表面短裂纹的观测试验，采用中断试验和复膜方法观测短裂纹萌生扩展的演化过程，研究短裂纹数密度和平均长度随循环次数及载荷条件的变化特征。结果表明，高温疲劳损伤是由晶界孔洞开始的，晶界孔洞相互联结合体形成细观组织短裂纹；短裂纹在接近应力轴垂直方向的晶界上随机萌生和扩展；在寿命前期和中期疲劳损伤以裂纹萌生为主要形式，寿命后期由于裂纹数目增多，裂纹间合体效果增强，促使主裂纹迅速形成和长大，从而导致最终的疲劳失效；加载应变范围越大或温度越高，裂纹萌生和扩展越快，寿命越短。     

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。     

两级载荷作用下疲劳短裂纹扩展与疲劳损伤

通过正火３５钢带孔圆棒试样的旋弯疲劳试验，研究了两级加载下孔边疲劳短裂纹扩展的统计特性，以及应力水平改变对疲劳短裂纹扩展的影响。     

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     

疲劳短裂纹理论及寿命预测方法新进展

回顾短裂纹萌生和扩展机理、寿命预测以及短裂纹行为模拟方面的最新进展,侧重介绍疲劳短裂纹行为的统计模拟方法,马尔可夫链模型、威布尔分布函数、群体疲劳短裂纹的蒙特卡罗模拟和分形方法,以及应用蒙特卡罗方法及分形方法对低碳钢高温低周疲劳短裂纹行为所进行的模拟。对于基于BP(back propagation)神经网络的统计方法在疲劳短裂纹方面的应用也给予一定的介绍。     

钝缺口试样疲劳短裂纹形成与扩展

对两种晶粒尺寸的中碳钢钝缺口试样进行了对称拉疲劳试验，应用复型方法观察了疲劳理解纹沿缺口根部的早期形成与扩展过程；测量了表面裂纹形状随裂纹长度的变化规律。结果表明，试样的破坏是由形成于缺口根部表面的短裂纹扩展、裂纹间连接形成穿透裂纹，穿透裂纹扩则引起的。     

疲劳裂纹萌生尺寸的定义及其确定方法

以缺口件为研究对象，根据疲劳非扩展裂纹的性质，给出裂纹萌生尺寸的定义，提出疲劳裂纹萌生尺寸的确定方法，从损伤角度解释其萌生尺寸的物理意义，最后用局部应力应变法估算形成寿命，验证其合理性。     

切应力状态下疲劳短裂纹的试验研究

通过扭转疲劳试验和塑料复型膜技术研究了中碳钢试样的疲劳短裂纹特性。疲劳短裂纹发生在长度方向与最大切应力相近的片状铁素体中，并在初期迅速扩展。但当其达到晶界时，裂纹扩展速度降低，甚至停止增长，成为不扩展裂纹。只有当应力强度因子满足ＬＥＦＭ条件时，裂纹才会克服晶界障碍继续扩展，最后形成主导裂纹导致试样破坏。疲劳断裂包含有全部三种断裂模式。     

疲劳损伤演变方程与寿命估算—连续损伤力学的应用

基于连续损伤力学理论阐述了有关损伤和疲劳损伤的某些基本概念，包括连续性，损伤度，损伤演变和脆性破坏过程等。关于低周和高周疲劳，分别扼要说明了若干疲劳伤理论模型与方程。最后，依据疲劳过程中损伤演变与残余强度关系，作者建立了实用的疲劳损伤演变方程（包括四种函数形式）。