高强度钢54SCV6超高周疲劳研究

介绍用２０ＫＨｚ超声波振动疲劳试验机对一组高强度钢５４２ＳＣＶ６的２９个试件的超高周疲劳强度研究结果,研究发现,中材料的高周直到超高周区间疲劳强度随材料寿命的加大呈明显减小,即Ｓ－Ｎ曲线呈明显下降。这一结果与传统的假说认为该区间的疲劳强度为水平渐近线或为一定值完全不同。     

航空发动机叶轮超高周疲劳寿命预测方法

为了预测航空发动机叶轮的超高周疲劳寿命,以某型叶轮为研究对象,研究叶轮叶片在不同载荷状态下的应力和疲劳寿命. 建立叶轮的有限元模型,通过仿真分析叶轮叶片在离心、气动载荷作用下的应力变化情况;考虑叶轮叶片的表面状态,修正应力结果;基于位错偶极子模型及相关理论,建立TC4材料的超高周寿命预测模型;结合修正交变应力和寿命预测模型,实现了航空发动机叶轮的寿命预测. 对比分析现有模型和该模型下的寿命预测结果,结果表明：2种模型在低、高周范围内预测寿命的变化趋势一致;利用该模型有效解决了叶轮疲劳寿命的预测问题,预测值较贴近测试寿命;叶轮表面状态对疲劳寿命的预测结果影响较大,因为考虑了表面状态,寿命预测结果更贴近测试寿命值.     

低铬合金钢的超高周疲劳行为和裂纹扩展路径分析

SAE5120钢是汽车行业中齿轮构件使用的材料,其实际使用循环数超过了109。研究经过热处理、普通渗碳或表面低压渗碳处理后的低铬合金钢的超高周疲劳行为,应用压电超声疲劳试验机(20 kHz,应力比R=0.1)完成超高周疲劳试验,并获得处理后材料的超高周疲劳行为。通过对表面渗碳处理后试件断口的裂纹扩展路径分析,研究材料表面渗碳处理、微观结构、与杂质有关的裂纹萌生及断裂机理,根据高倍扫描电镜的裂纹条纹测量和应力强度因子计算对Paris公式的参数进行了估计。     

高温超声疲劳试验系统设计及应用

温度对金属材料超高周疲劳性能有着重要影响,但是目前常用的超声疲劳试验系统无法实现高温加载。本文基于现有超声疲劳试验系统设计并配置了一套感应加热设备,可实现高温环境下加速疲劳试验。为了保证加热系统准确可靠,使用非接触式红外温度传感器对试样表面温度进行了实时动态监测,同时通过热电偶对红外温度传感器进行标定。钛合金高温疲劳试验结果证明高温超声疲劳试验系统完全满足需求且结果准确可靠。     

DZ125合金超高周疲劳微观裂纹萌生机制

DZ125合金具有优良的综合性能表现,已被广泛应用于燃气涡轮高温部件的铸造。关于DZ125合金的疲劳问题研究已有较多文献报道,但从微观断口分析的角度系统阐述该合金超高周疲劳裂纹萌生及失效机制的研究则相对较少。通过研究发现,随着疲劳强度的降低,疲劳数据离散性有增大的趋势;较小的疲劳应力（小于220 MPa）所对应的疲劳寿命并未有明显增加,上述特征与疲劳微观裂纹萌生机制的改变直接相关。在高应力作用下,疲劳裂纹倾向于从材料的表面或次表面萌生,巨型二次裂纹成为其断口形貌的主要特征;在低应力状态下,材料内部的孔洞缺陷是疲劳裂纹萌生的主要区域,并严重影响材料的疲劳寿命。驻留滑移带（PSB）可导致表面粗糙区的形成,成为裂纹尖端的主要特征。主裂纹与其他二次裂纹存在竞争关系,并最终引起疲劳断裂的发生。基于Murakami公式,DZ125合金在裂纹萌生阶段的平均应力强度因子为3.15 MPa·m^1/2,裂纹快速扩展阶段的平均应力强度因子和材料的断裂韧性（K_IC）分别为7.72和15.70 MPa·m^1/2。     

高强度材料402钢的低周疲劳性能实验研究

对高强度材料４０２钢进行了低周疲劳性能实验,通过应变为０．２５％到１％,１０级别４０根有效试样恒应变控制实验,给出了４０２钢的应变疲劳曲线图和应变疲劳特性参数,为对４０２钢建造的船舶结构进行疲劳分析提供了可靠的实验数据。     

亚临界温度条件下转子钢疲劳裂纹扩展速率

汽轮机转子钢疲劳裂纹扩展速率测试的实验是在室温和亚临界温度间选择不同温度进行的。在实验基础上,研究温度对转子钢疲劳裂纹扩展行为的影响,给出疲劳裂纹扩展速率可以采用双对数叠加来表示,在室温条件下的Ｐａｒｉｓ公式中的系数（ｎ）与温度成反比。实验验证了理论的合理性。     

热处理工艺对GH33A合金高温低周疲劳寿命的影响

本文研究了不同热处理工艺对GH33A高温合金在550℃下的低周疲劳寿命和循环变形行为的影响.结果表明,当应变范围△ε_t<1.2％时,采用双级时效工艺(B工艺)可获得最长的疲劳寿命.当应变范围△ε_t≥1.2％时,采用标准热处理工艺可获得较长的疲劳寿命.热处理工艺不同,合金的循环变形行为则不同.应根据具体构件的受力条件来制定合理的热处理工艺,以发挥合金的潜力.     

镍基高温合金GH4049的高温低周疲劳行为

研究了锻造镍基高温合金在500—800℃温度范围内的循环应力响应和疲劳寿命行为．结果表明，在各种温度和较高应变幅下，合金均呈现循环硬化；在相同应变范围下，合金的疲劳寿命随着试验温度的升高而降低．此外，利用扫描电子显微镜对疲劳试样的断口进行了分析．     

TC17高温高周旋转弯曲疲劳实验研究

本文利用高温旋转弯曲疲劳试验系统,完成了用于航空发动机的高强钛合金TC17在常温、200℃和350℃条件下的疲劳性能的实验,主要研究了温度对TC17疲劳强度和裂纹扩展率的影响. 通过测量试件在试验过程中的挠度变化,对比分析了不同温度下的疲劳裂纹扩展速率.并通过断口分析研究了裂纹萌生与扩展行为.本研究结果发现,在TC17高周疲劳破坏过程中,裂纹萌生寿命占整个疲劳寿命90%以上,高温不仅促进了裂纹的萌生而且促进了裂纹的扩展.     

航空用AF1410钢的低周疲劳特性及其扩展速率研究

ＡＦ１４１０超高强度钢是一种抗应力腐蚀和焊接性能较好的新型航空材料。它是一种可能用于损伤容限设计和代替钛合金的超高强度钢。通过对ＡＦ１４１０钢的五种时效处理状态进行试验研究。根据所得的低周疲劳特性数据，计算给出了疲劳裂纹扩展的ｄａ／ｄＮ～ΔＪ曲线，分析了它的特性，并与３００Ｍ钢和ＴＣ４钛合金作了比较。     

900 MPa级高强钢应变疲劳行为研究

通过应变控制疲劳试验,对1种900MPa级高强钢的循环软硬化行为、循环应变机制及塑性应变能与循环软化的关系进行研究.结果表明：试样的循环软硬化行为随应变幅增加而发生改变,应变幅低于0.3％时,试样主要发生弹性变形,循环行为表现为循环稳定,应变幅为0.4％时,试样的变形行为由弹性变形为主过渡到塑性变形为主,循环行为由循环稳定过渡为循环软化,应变幅高于0.6％时,试样主要发生塑性变形,循环行为表现为循环软化;试样的塑性应变能密度受应变幅的影响且具有循环相关性,应变幅高于0.6％时,试样的塑性应变能密度较高,但随周次变化较小,应变幅低于0.4％时,试样的塑性应变能密度较小,但随周次变化较大;试样的循环软化率随塑性应变能吸收量的增加而提高.     

超声振动载荷下LY12合金的超高周疲劳性能研究

简述了超声疲劳试验原理，通过有限元计算及动态模态分析方法，研究了试件在振动过程中应力和振动位移的分布。应用超声疲劳试验技术研究了LY12合金在超声振动载荷(f=20kHz，R=-1)下的超高周疲劳性能。与常规疲劳载荷(f=30Hz)的疲劳性能做了对比分析。结果表明，在10^5～10^7周次之间，超声疲劳与常规疲劳载荷下的试验结果一致，在10^7～10^9周次之间，曲线仍有下降趋势，而未呈现水平。从扫描电镜分析10^7～10^9周之间发生疲劳断裂的试件发现：(1)多数试件的疲劳破坏源于试件表面缺陷；(2)对于一些无明显表面缺陷的试件，在超高周循环下，疲劳破坏会从试件次表面处发生。超高周循环下，表面缺陷和材料内部缺陷都会引起疲劳破坏。     

高强度钢柱高温下承载力数值计算方法

为了对建筑结构中的高强度钢柱进行抗火设计和验算,研究了高强度钢柱在高温下的极限承载力数值计算方法。考虑温度对高强度钢材力学性能的影响,对常温下钢柱极限承载力计算的逆算单元长度法进行了延伸,编制了高温下高强度钢柱极限承载力计算程序。采用编制的程序对高强度钢柱在高温下的极限承载力进行了计算,将计算结果与有限元分析结果进行了比较,发现吻合较好。分析了高强度钢柱截面上残余应力的分布模式,残余应力大小和柱的初始几何缺陷对极限承载力的影响。研究表明：延伸的逆算单元长度法可以用于高强度钢柱高温下极限承载力计算,残余应力的分布模式和大小对高温下高强度钢柱的极限承载力影响很小,而初始几何缺陷对极限承载力的影响较大。     

高温多轴变幅疲劳损伤累积

为进行高温多轴变幅疲劳寿命预测,以应力幅作为损伤变量,采用经典的Chaboche模型进行多轴疲劳损伤计算.多轴加载下等效应力的确定是根据单轴加载下的本构关系,利用多轴等效应变求出等效应力.修正Chaboche疲劳累积损伤模型中应力指数表达式的形式,根据Chaboche损伤累积模型,求解变幅加载下的疲劳损伤.推导出多级加载的Chaboche疲劳损伤累积公式,将其用于变幅加载块的疲劳损伤估算.寿命预测结果与试验结果接近,误差基本在2倍因子之内,说明了寿命估算方法的可行性.     

钢筋高应变低周疲劳寿命的统计分析

对轧后淬火、自回火（QST）HRB400钢筋的低周疲劳寿命进行了试验测定。针对高应变低周疲劳的分散性,采用威布尔双参数概率函数、正态分布与对数正态分布函数及t分布函数等多种数理统计方法,对所测得的低周疲劳寿命进行了统计处理与分析。结果表明,在所采用的概率函数中,t分布函数应用于疲劳寿命的分析具有最高的可靠性,正态分布应用于疲劳寿命的分析最不具可靠性,威布尔最大似然法应用于疲劳寿命的分析最为安全。统计分析结果可为钢筋高应变低周疲劳寿命的数据分析提供可靠的理论依据。