带温度梯度的钴基高温合金蠕变性能研究

二元隔热衬套是航空发动机高温燃气尾喷管的关键部件,在服役状态下承受非均温、蠕变等复杂环境与载荷。开展了二元隔热衬套钴基高温合金材料GH5188在温度梯度下的蠕变性能研究,设计了具有二元衬套孔结构特征的平板模拟件,开发了带温度梯度的蠕变加载试验装置,进行了内外壁温度差为200℃(760/560℃)以及760、980℃均温条件下带孔与不带孔二元隔热衬套模拟件的蠕变试验。研究表明:在均温与温度梯度环境下带孔模拟件蠕变寿命均高于无孔试样的,带孔试样的蠕变变形显著低于无孔试样的。

舟桥单双耳接头裂纹应力强度因子研究

为更准确地评估含表面裂纹缺陷舟桥装备的安全情况,研究了裂纹形状比和倾斜角对裂尖应力强度因子的影响。对裂纹模型及有限单元法进行了分析;利用有限元模型对软件计算准确性进行了验证;通过对不同形状比和倾斜角的裂纹裂尖应力强度因子进行计算,分析了其变化规律。结果表明,在裂纹长度一定时,增大形状比使得裂纹前缘应力强度因子减小,且影响较大;在形状比一定时,与轴向载荷垂直的平面裂纹前缘应力强度因子最大。

蠕变-疲劳交互作用下P91钢变形行为研究进展

P91钢被广泛应用于热电机组的蒸汽管道中。近年来,峰值负荷调节导致了管道部件的蠕变-疲劳相互作用,构件常出现早于预期寿命的失效。针对这一问题,本文综述了P91钢在蠕变-疲劳交互作用下的力学响应、微观组织演化、裂纹萌生扩展规律三个方面的研究成果与进展。首先通过对比不同条件下蠕变-疲劳加载方式,论述了蠕变-疲劳变形过程中材料的微观组织演化规律。最后,根据载荷保持时间、加载频率、平均应力与应力幅的关系等外部服役条件的不同,阐述了P91钢微裂纹的萌生、扩展行为。

基于Strohmeyer模型的金属材料P-S-N曲线表征方法研究

基于Strohmeyer模型提出一种考虑置信度的金属材料P-S-N曲线通用表征方法,利用非线性最小二乘法(NLS)拟合得到高精度P-S-N曲线。考虑金属材料寿命及测试应力分散性,提出单一寿命模型和改进三参数分散度模型,结合对数寿命标准差与应力的相关性分析数据离散度,分别利用2A12铝合金和BSM590钢材料验证了可行性。研究结果表明:利用所提出的表征方法预测疲劳极限,误差小于10%,分散度模型调整系数提高超过0.4,拟合精度显著提高,对结构件的精细化可靠性设计提供了技术支撑。

断裂力学在钢结构工程鉴定中的应用研究

从裂纹扩展分析、材料的韧性评估、焊接接头强度评估、结构的安全性和剩余寿命预测、损伤容限设计等层面入手,系统论述断裂力学在钢结构工程鉴定中的应用。通过建立统一的评估标准,引入先进的无损检测技术以及加强跨学科合作等方面的工作,为钢结构工程的安全性和耐久性提供更加安全、可靠的保障。

基于网格搜索优化的LSTM多轴疲劳寿命预测方法

传统的多轴疲劳寿命预测模型通常局限于特定的材料和载荷条件。为了应对这种不足,本研究采用深度学习方法处理不同的多轴疲劳加载条件,使用网格搜索优化算法确定长短期记忆网络(LSTM)深度学习模型的学习率、隐藏层数和迭代次数3个超参数的最优组合,使深度学习模型达到最佳预测性能。使用该方法对纯钛、SS 316L、TC4铝合金3种材料进行寿命预测,结果均在2倍误差带以内,且1.5倍误差带内的预测结果占比较高。利用2组调整过的数据集对所提方法的外推能力进行测试,结果表明,所提方法对未知加载路径的外推能力较好。基于网格搜索的LSTM多轴疲劳寿命预测方法可用于各种材料、各种加载路径的多轴疲劳寿命预测。

热处理工艺对金属材料抗疲劳性能的影响

不同的热处理工艺对金属材料硬度、变形量、显微组织、抗拉强度等有着不同的影响,进而影响金属材料的抗疲劳性能。分析了热处理工艺对金属材料抗疲劳性能的影响,包括应力集中、金属表面加工、化学成分及加载经历等影响因素,探讨了温度、冷却介质及预处理对抗疲劳性能的影响原因与机理及关键技术,展望了热处理工艺的发展趋势,以改善其抗疲劳性能。

CT110变壁厚连续管断裂原因及使用寿命分析

针对CT110钢级Φ50.8 mm变壁厚连续管起管过程中在鹅颈位置连续断裂问题,通过对断裂位置取样分析,结合现场作业信息及车载连续管模拟分析与工程设计软件,综合分析了连续管断裂失效的主要原因。结果表明,连续管失效是腐蚀叠加累计弯曲疲劳导致的腐蚀疲劳断裂,也验证了连续管模拟软件的可靠性。建议重视车载连续管模拟分析与工程设计软件的应用,做好连续管疲劳情况的跟踪统计,及时进行风险评估;重视连续管的维护保养,以延长使用寿命。

冶金铸造起重机外主梁疲劳寿命分析

以480 t冶金铸造桥式起重机为研究对象,介绍一种冶金铸造起重机外主梁疲劳寿命仿真分析方法。利用SolidWorks和ADAMS两种软件共同构建起重机虚拟样机,并通过虚拟样机实现外主梁静力学仿真和疲劳寿命仿真,进而获取五种工况条件下的外主梁静力学变化和疲劳寿命变化;为验证仿真分析方法的应用价值,将仿真分析方法应用于外主梁疲劳寿命分析工程试验,进而确认此仿真分析方法有利于快速发现外主梁结构疲劳破坏区域。

输送工艺参数对密相/超临界CO_(2)管道止裂韧性的影响

为了研究密相/超临界CO_(2)输送管道的止裂性能,以密相/超临界CO_(2)长输管道断裂控制为研究目标,针对实际工况,基于GERG-2008状态方程、BTC双曲线模型和X65管道,计算分析了燃烧后捕获、燃烧前捕获和富氧燃烧捕获三种捕获方式下CO_(2)气质组分、初始温度、初始压力、管径和设计系数等对压力温度(P-T)状态、减压波曲线、止裂韧性的影响。结果发现,杂质组分的增加以及提高初始温度、增大管径、增大设计系数会导致密相/超临界CO_(2)输送管道止裂韧性增加;而提高初始压力会导致密相/超临界CO_(2)输送管道止裂韧性降低;燃烧后捕获产生的CO_(2)混合物输送管道所需的止裂韧性最小,富氧燃烧捕获产生的CO_(2)混合物输送管道所需的止裂韧性最高。该结果可为CO_(2)管道设计和工程应用提供理论依据。

低碳微合金钢连续管低周疲劳性能研究

通过控制应变和控制应力方法,对12CrMnMoNi低碳微合金钢连续管管材进行了室温下的低周疲劳试验和循环应变硬化测试,分析了影响疲劳寿命的因素。结果显示,在0.4%~1.2%不同应变幅条件下,管材总体呈现循环软化现象,在1.2%大应变幅下疲劳寿命只有54次,是0.6%~0.8%应变幅的20%左右;在循环初始阶段,低应变表现为循环软化,高应变表现为循环硬化,临界应变(εc)介于0.8%~1.0%。在控制应力高于屈服强度5%时,平均疲劳寿命为318次,表明管材在承受较高载荷下仍具有良好的疲劳性能;同时,硬化指数对疲劳寿命有直接影响,在总循环次数的50%以内,随着循环次数的增加,硬化指数增加,表明该管材在循环过程中依靠硬化实现均匀变形的能力增强;细小的铁素体+M/A组元是实现良好疲劳性能的组织保障;断口SEM观察表明,疲劳裂纹起源于外表面,且伴有二次裂纹产生。

4Cr5MoSiV1,8407钢的热疲劳性能

采用自约束热疲劳试验方法 ,对比研究了相同热处理条件的 4Cr5 Mo Si V1,840 7钢的热疲劳特性 ,观察分析了疲劳裂纹形貌和深度 ,采用热疲劳损伤因子定量研究了二种钢的热疲劳过程 ,结果表明 :两种钢的热疲劳裂纹萌生发生在 10 0～ 2 0 0次之间 ,840 7钢热疲劳裂纹的萌生较 4Cr5 Mo Si V1钢均匀 ,细小 ;在 16 0 0次冷热循环前 ,二者的热疲劳损伤程度无明显差别 ,在 16 0 0次冷热循环后 ,前者的热疲劳损伤程度低于后者 ;在较低的回火温度条件下 ,840 7钢的热疲劳抗力稍优于 4Cr5 Mo Si V1;而在高温回火时 ,840 7钢的热疲劳抗力高于 4Cr5 Mo Si V1钢。分析了这二种钢的热疲劳机制 。

DD6单晶高温合金760℃的蠕变性能研究

研究了[001]、[011]和[111]取向760℃不同应力条件下的第二代单晶高温合金DD6的拉伸蠕变性能。结果表明:DD6合金具有明显的拉伸蠕变性能各向异性;在相同的试验条件下,蠕变寿命以[111]、[001]、[011]顺序依次减小;不同取向的稳态蠕变速率不同;三个取向的基体通道类型不同,不同类型基体通道的应力大小不一,小应变量下的蠕变变形主要集中在应力水平较高的基体通道。

喷丸强化对0Cr13Ni8Mo2Al钢疲劳性能的影响

研究了表面喷丸强化后表面残余应力、表面粗糙度和表面层残余压应力场对 0 Cr13Ni8Mo2 Al钢疲劳性能的影响。结果表明 :0 Cr13Ni8Mo2 Al钢经喷丸强化后 ,在表面层残余压应力场的作用下疲劳裂纹源由表面被“驱赶”到表面强化层下 。

基于频域法的转向架构架疲劳寿命研究

传统的转向架构架疲劳设计大多采用常幅加载,与构架实际运行中所受的随机激励明显不符,从而导致构架整体疲劳强度过量设计和局部结构抗疲劳不足的问题。首先利用逆傅里叶变换法对某随机过程信号进行了时域和频域数值模拟转换,并与该信号的解析值进行比较,验证了所建立的载荷历程正确性和合理性。然后基于逆傅里叶变换法和三次样条差值法,分别给出了轨道垂向不平顺和水平不平顺的位移、速度、加速度功率谱数值模拟方法。最后,以某高速转向架为例,对其进行了考虑车体以及构架各轮对之间相互作用的多点多轴随机振动分析,真实模拟了构架运行工况,并对构架结构疲劳薄弱位置进行了预测。研究结果表明,频域疲劳计算方法能较好地预测振动疲劳,为构架的抗疲劳设计和优化提供了一种新的方法。

超声频率加载下50^#车轴钢超长寿命疲劳性能研究

利用20kHz超声疲劳试验方法,研究提速列车50#车轴钢的疲劳性能。超声疲劳试验结果表明,50#车轴钢不存在常规疲劳试验曲线所示的"疲劳极限",其S—N曲线表现出"二次下降型"特征,在超长寿命阶段,S—N曲线继平台之后又出现下降趋势。比较50#车轴钢的超声疲劳性能与常规疲劳性能,疲劳性能受频率影响,超声频率使材料疲劳强度提高。超声疲劳试验结果应用于常规疲劳强度设计时需进行强度修正,给出疲劳强度修正公式及修正系数。

金属疲劳断口定量反推研究综述

回顾近几十年来疲劳断口定量反推研究方面的进展。首先阐述疲劳断口定量反推的定义和重要性;然后从宏观疲劳断口定量反推和微观疲劳断口定量反推两个方面介绍常用的方法和技术,宏观疲劳断口定量反推涉及疲劳断口源区、扩展区和瞬断区的定量反推;微观疲劳断口定量反推包括基于疲劳条带间距定量反推和基于其他诸如断口微观特征形貌的空间分布、断口表面粗糙度、断口表面(或亚表面)的微观塑性变形和残余应力等特征参量的定量反推。最后提出疲劳断口定量反推的发展方向。

DD6单晶高温合金980℃蠕变性能研究

研究了第二代单晶高温合金 DD6的 [0 0 1],[0 11]和 [111]取向 980℃不同应力条件的拉伸蠕变性能。结果表明 ,DD6合金的蠕变性能良好 ,并具有蠕变各向异性 ;与 [0 11]和 [111]取向相比 ,应力对 [0 0 1]取向的合金蠕变寿命影响较小 ;蠕变过程中由于晶体转动 [0 0 1]结晶取向与主应力轴方向偏离度逐渐减小 ,而 [0 11]和[111]结晶取向与主应力轴方向偏离度有所增加 ;[0 0 1]取向的合金加工硬化倾向性较大 ,[0 11]和 [111]取向的合金加工硬化倾向较小。

材料疲劳恢复新途径的探索II—脉冲电流对Ti—6Al—4V合金裂纹扩展的阻滞

研究了大电流脉冲对 Ｔｉ—６ Ａｌ—４ Ｖ 合金疲劳裂纹扩展行为的影响， 结果表明， 在疲劳裂纹扩展后， 试样经大电流脉冲处理， 对疲劳裂纹的扩展有阻滞作用，

钛合金的微动疲劳及其防护

对近年来国内外采用表面技术提高钛合金微动疲劳抗力的研究和进展做了简要的综述 ,分析了微动疲劳的影响因素以及各种表面技术的应用和作用机制。指出采用多种表面技术 ,如表面机械强化、表面涂层和镀膜、高能束处理以及复合表面技术等均可不同程度地改善钛合金的抗微动疲劳性能 。