低周疲劳表面裂纹演化进程分析

低周疲劳表面裂纹演化可能具有非线性动力学特征。对１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ光滑试样进行了低周疲劳实验，在对裂纹进行分类的基础上，将裂纹演化划分为多裂纹相互作用和局域主裂纹控制两个阶段。从非线性动力学角度给出了短裂纹的新的定义。指出裂纹演化两个阶段对材料疲劳损伤破坏过程的贡献。     

500MPa级针状铁素体钢的低周疲劳行为

采用光滑圆柱疲劳试样,通过对500MPa级针状铁素体钢进行轴向总应变控制模式的室温低周疲劳实验,研究了实验钢的循环应力-应变行为、应变-寿命特性及循环应力响应。结果表明:当总应变幅为临界应变幅时(Δεt/2=0.35%),循环一开始就进入饱和状态,应力幅值保持不变;当总应变幅低于临界应变幅时(0.2%≤Δεt/2<0.35%),实验钢表现出循环软化特性;当总应变幅高于临界应变幅时(0.35%<Δεt/2≤0.6%),实验钢先表现出循环硬化,达到循环饱和后又表现出循环软化特性。疲劳断口的SEM分析表明,疲劳裂纹通常萌生于试样一侧的表面,具有多源性,且裂纹的扩展符合Laird的塑性钝化机制。     

TC17钛合金盘件的低周疲劳行为

研究了p锻TC17钛合金压气机盘件的应变控制低周疲劳性能及疲劳裂纹扩展途径.结果表明,当应变量△ε/2在0.5%～2.0%范围内,应变比R=-1和循环超过10次后,材料基本上表现为轻度的循环软化.疲劳裂纹萌生于试样表面.当疲劳裂纹与片状α或晶界α之间的夹角小于45°,裂纹沿片状α或晶界α的界面扩展;否则,疲劳裂纹将以穿过片状α或晶界α的方式增长.     

无铅焊料Sn-3.8Ag-0.7Cu的低周疲劳行为

测量了Sn-3.8Ag-0.7Cu无铅焊料试样的循环滞后回线、循环应力响应曲线、循环应力-应变和应变寿命关系,研究了焊料在总应变幅控制下的低周疲劳行为结果表明:该焊料合金在总应变幅较高(1%)时发生连续的循环软化,而在总应变幅较低(≤0.4%)时则表现为循环稳定.线性回归分析表明,该焊料的低周疲劳寿命满足Coffin-Manson经验关系式,由此给出了焊料在室温下的低周疲劳参数.采用扫描电镜观测和分析了焊料在疲劳前后的组织特征.     

汽轮机转子10%Cr钢的高温低周疲劳特性

在分别控制应变和温度的条件下进行超超临界汽轮机转子10%Cr钢的高温低周疲劳实验,用SEM和TEM分析了10%Cr钢实验前后的表面形貌和亚晶粒结构。根据实验数据拟合应力-应变曲线、应力-寿命曲线和应变-寿命曲线,得到了反映材料高温低周疲劳特性的Ramberg-Osgood参数和Manson-Coffin参数。对比分析了低周疲劳实验初始和结束两个阶段的滞回曲线和应力-寿命曲线,并讨论了不同温度和不同应变幅控制的塑性应变。结果表明,在高温工况下10%Cr钢的塑性应变较为明显,随着应变幅的增大钢的疲劳寿命降低,随着循环周期的变化塑性应变速率经历了下降-过渡-上升三个阶段,曲线出现拐点。最大裂纹长度随循环周期呈非线性扩展,高温低周疲劳载荷使钢中的亚晶粒尺寸增大。     

Ti-2Al-2.5Zr合金的高温低周疲劳行为

研究了Ti-2Al-2.5Zr合金的高温(673K)低周疲行为,结果表明:Ti-2Al-2.5Zr合金的循环变形表现出初始硬化、随后软化和最后二次硬化的特征。在高温和较高应变幅((Δε_t/2)1.0%)条件下,材料的疲劳寿命高于室温下的疲劳寿命。随着应变幅的提高,高温673 K材料疲劳变形后形成的位错组态由位错墙逐渐演变成成熟的位错胞。多系滑移开动和塑性变形均匀性增强是高温Ti-2Al-2.5Zr合金疲劳寿命提高的原因。     

4.5Ni钢表面裂纹的低周疲劳扩展行为研究

采用悬臂弯曲加载方式，以总应变范围作为受检和控制参数，分析了高强度４．５Ｎｉ钢表面裂纹的低周疲劳扩展行为，给出了裂纹扩展速率ｄ（２ａ）／ｄＮ与总应变范围ΔεＴ的关系式及关系曲线。同时对弯曲加载条件下低周疲劳损伤断口微观形貌进行了观察分析。指出４．５Ｎｉ钢的低周疲劳裂纹扩展方式主要是穿晶，疲劳辉纹为晶体学延性辉纹，疲劳裂纹扩展属于塑性钝化模型机制。     

基于材料低周疲劳的裂纹扩展预测模型

该文基于疲劳裂纹尖端循环应力-应变场, 定义了基于应变幅的平均单位循环损伤参量D, 并引入Miner累积损伤率, 从而从理论上建立起材料低周疲劳性能和疲劳裂纹扩展行为之间的联系。以裂尖扩展方向上的单调塑性区尺寸作为疲劳过程区大小, 并提出了基于弹塑性应变疲劳累积损伤的疲劳裂纹扩展预测模型。模型改进了前人提出的疲劳裂纹扩展预测模型, 考虑了单调塑性区内所有材料的弹塑性应变疲劳损伤贡献;模型中参数均有物理意义, 不需要人为调试。基于完成的Cr2Ni2MoV 材料的低周疲劳结果所建立的该文新模型对该材料裂纹扩展速率的预测结果与实验结果有良好一致性。并且, 借助手册数据, 在TC4钛合金材料上进一步得到了验证。     

低周疲劳表面裂纹演化进程分析

低周疲劳表面裂纹演化可能具有非线性动力学特征。对 1Cr18Ni9Ti光滑试样进行了低周疲劳实验 ,在对裂纹进行分类的基础上 ,将裂纹演化划分为多裂纹相互作用和局域主裂纹控制两个阶段。从非线性动力学角度给出了短裂纹的新的定义。指出裂纹演化两个阶段对材料疲劳损伤破坏过程的贡献。     

三维应力状态下高温低周疲劳寿命分析

通过带缺口的圆柱形ＬＤ８铝合金度样的高温低周疲劳试验，并应用ＴＭＦ程序，进行了轴对称问题的循环应力应变计算，探讨了应用当量应变范围评价三维低周疲劳特性，研究结果表明，三维应力状态下，当量应变范围可以作为三维高温低周疲劳的有效力学参量。     

不同环境对2D70铝合金低周疲劳性能的影响研究

循环应力和低周疲劳寿命都是材料疲劳损伤的关键指标.循环应力表征的是材料在循环载荷下抵抗变形的能力.大多数飞机构件由于拐角、圆孔、沟槽等的存在都会存在应力集中现象,当构件承受循环应力载荷时,虽然构件总体处于弹性范围内,但局部已进入弹塑性状态,即已处于循环应变的疲劳过程中.这类服役条件下的构件疲劳寿命一般小于105周次,称为低周疲劳,又由于低周疲劳断裂时应力水平往往较高,低周疲劳也称高应力疲劳或者应变疲劳.衡量材料抗低周疲劳特性的指标主要有低周疲劳极限和低周疲劳寿命,二者统称材料的低周疲劳性能.低周疲劳极限,是指材料所承受应力低于该应力极限值时其理论循环次数可为无限次;低周疲劳寿命,即构件破坏前能承受应力循环的次数.     

T6处理对挤压变形AI-- Mg-- Si （ -- Er） 合金低周疲劳行为的影响

为了明确T6处理对A1-O．8％Mg-0．6％Si（-0．5％Er）合金的循环应力响应行为和循环应力-应变行为的影响,进行了应变控制的室温低周疲劳实验。实验结果表明,挤压态Al-O．8％Mg-0．6％Si（-0．5％Er）合金在绝大多数应变幅下呈现出循环应变硬化,T6态Al-O．8％Mg-0．6％Si（-0．5％Er）合金的循环应力响应行为表现为循环应变硬化和循环稳定;挤压变形Al-O．8％Mg-O．6％Si（-O．5％Er）合金经过T6处理后,其循环变形抗力均显著提高;挤压变形Al-O．8％Mg-O．6％Si合金经过T6处理后,其应变疲劳参数K’显著提高,n’稍稍降低;挤压变形Al-O．8％Mg-O．6％Si-0．5％Er经过T6处理后,其应变疲劳参数K’与n’均明显提高。     

DD3单晶合金高温低周疲劳行为研究

DD3 Ni基单晶高温合金是我国自行研制的第一个高性能低成本单晶合金,并且已在某型号发动机上进行试车考验。为使DD3单晶叶片安全可靠地使用,本文研究了在疲劳蠕变交互作用下合金的时间相关疲劳行为,并采用应变能区分法对DD3合金的时间相关疲劳进行了寿命预测。结果表明,该方法对DD3合金具有良好的寿命预测能力。最后,对760℃低周疲劳与蠕变-疲劳交互作用下的合金断口及显微组织特征做了对比与讨论。     

ZTC4（Ti-6Al-4V）铸造钛合金的室温低周疲劳行为

研究了ZTC4钛合金应变控制的室温低周疲劳行为,对循环应力-应变和应变疲劳寿命数据进行了分析,通过双对数线性回归处理,得出了Manson-Coffin处理模型的疲劳参数。结果表明：ZTC4钛合金总应变幅在0.6%～0.8%时,材料存在轻度循环软化的现象;总应变幅为0.4%～0.5%时,循环初期表现出循环硬化的现象,而后循环软化。合金的疲劳裂纹萌生于试样表面,裂纹扩展区存在明显的疲劳条带,合金疲劳断口呈现韧性断裂特征。     

压力容器用钢低周疲劳表面裂纹扩展速率试验研究

压力容器的表面裂纹常常会导致低周疲劳破坏.因此,研究压力容器用钢的低周疲劳表面裂纹扩展规律,具有重要意义.本文在带有上下对称圆弧板状试样的上圆弧几何中心,加工预制了半椭圆表面裂纹,以模拟压力容器具有表面裂纹时的特点.同时,在上圆弧一侧设计加工了特定形状和尺寸的刀口,装卡COD位移规,用来控制表面裂纹前缘的应变.以10C...     

AZ91D室温环境棘轮及其低周疲劳行为

通过AZ91D室温环境应力控制下的低周疲劳试验,对铸造镁合金棘轮及其低周疲劳行为进行了研究,讨论了室温环境下材料的应力循环特性、棘轮行为、塑性应变范围、全应变范围等疲劳参量随载荷水平和加载历史的变化规律,同时基于平均应力修正对材料的应力-寿命曲线进行了讨论。研究结果表明:AZ91D在室温环境下的应力循环呈循环硬化,材料的棘轮行为和塑性应变范围、全应变范围等疲劳参量依赖于载荷水平和加载历史,另外考虑平均应力修正后的应力-寿命曲线预测效果有明显改观。     

具有应力集中的钢结构的低周疲劳分析

根据材料静力参数，估算其疲劳参数，利用实验加以修正，获得了循环σ－ε曲线和εｕ－２Ｎｆ曲线，进而把非线性有限元法和局部应力应变分析结合在一起计算两个试件疲劳寿命，同时，针对这两个试件进行了低周疲劳实验研究，理论结果和实验结果作了比较，从而证明了本文提出了分析方法是行之有效的。     

管线钢疲劳特性研究进展

总结了国内外在管线钢疲劳特性研究方面的进展情况，介绍了在大气及腐蚀环境中管线钢疲劳行为的原因、影响参数。在这些研究结栗的基础上，提出了在我国现有实验条件下，研究X70及以上级别管线钢疲劳行为的具有可行性的方法，包括以较高的加载频率代替管线服役过程中的压力波动频率，以及用小尺寸疲劳试样代替全尺寸实物试验。     

沉淀硬化不锈钢弹簧低周疲劳性能研究

研究了Ｃｒ１２Ｍｎ５Ｎｉ４Ｍｏ３Ａｌ沉淀硬化不锈钢弹簧低周疲劳性能和疲劳断口，指出在５２０℃时效时，由δ铁素体析出的大片状Ｊ相和α＇相诱发疲劳裂纹是降低疲劳寿命的主要因素；害３００℃时效处理可大幅度提高疲劳寿命。     

含Zr、Sc的Al-Zn-Mg-Cu合金的低周疲劳行为

利用透射电子显微镜和低周疲劳试验机研究了单级时效状态及回归再时效状态两种含Zr、Sc的Al-Zn-Mg-Cu合金的微观组织和低周疲劳性能。结果表明:单级时效基体析出相以η′相为主,晶界析出连续分布平衡相,并伴有晶间无析出带;回归再时效基体析出相略有长大,晶界析出相长大明显,无析出带变宽。低周疲劳加载条件下,合金在0.4%~0.7%外加总应变幅范围内表现出循环稳定性;在0.8%的应变幅下,呈现先软化后硬化。在0.4%~0.6%较低的外加总应变幅范围内,回归再时效合金表现出较高的低周疲劳寿命。两种状态合金的塑性应变幅和弹性应变幅与载荷反向周次之间均成直线关系,并可分别用Coffin-Manson公式和Basquin公式来描述。两种状态的合金的疲劳裂纹均萌生于试样表面,并以穿晶方式扩展。