一种基于材料韧性耗散分析的疲劳损伤定量新方法

依据疲劳过程中结构钢力学性能的变化规律，从反映疲劳损伤机理、对损伤过程表现敏感且便于实验测试等方面对上述材料弹性、塑性、强度和韧性等参量进行综合考察后指出，韧性是一个适合作为疲劳损伤表征的力学参量，并进一步建立了韧性随疲劳损伤演化的耗散模型。从交变载荷下材料韧性耗散规律出发，结合疲劳损伤的能耗过程分析，系统研究并提出了以韧性为基本参量的疲劳损伤变量、损伤临界值、损伤演化方程和累积损伤模型，据此建立了一种新的疲劳损伤定量方法，并在实验中得到了验证。通过与其它方法比较表明：根据韧性耗散定义损伤变量优于基于延性、强度和弹性模量变化的损伤度量方法，由此得到的累积损伤模型较Ｍｉｎｅｒ线性法则与Ｍａｎｓｏｎ双线性累积损伤法则更符合实验结果。因此。

基于深度敏感压痕研究高温时效对HR3C/T92异种钢焊接接头局部力学性能的影响

应用深度敏感压痕技术(DSI)研究了高温时效对HR3C/T92焊接接头局部力学性能的影响。通过引入压痕特征参量来表征焊接接头各区域的强度、塑性与韧性,采用Oliver和Pharr方法计算弹性模量,并结合微观组织结构演化对时效后HR3C/T92焊接接头局部力学性能的变化进行了分析。结果表明:高温时效后,HR3C侧与焊缝的强度增强,塑性与韧性下降,但在T92一侧,力学性能的变化与之相反;高温时效后,HR3C侧与焊缝中析出大量的第二相粒子;在T92一侧,马氏体板条出现回复,位错出现湮灭。

结构钢表面疲劳损伤演化过程的显微硬度研究方法

通过对疲劳过程中结构钢表面显微硬度测试结果的检验，证明了不同疲劳阶段的显微硬度测试值服从正态概率分布。依据损伤力学的基本理论建立了用显微硬度定义疲劳损伤变量的概率表达式，并应用于材料表面的损伤行为研究。分析表明，材料微观性能劣化是导致材料表面萌生显微裂纹的主要原因，而在微细观尺度上材料的损伤演化将呈现出显著的不均匀性和概率统计特征。并从疲劳裂纹萌生的无损检测角度指出了显微硬度方法是一种较方便和灵敏的表面测试技术。

疲劳缺口系数 K_f 和随机疲劳寿命估算

基于局部应力—应变实验分析和随机疲劳试验,就国内外文献中关于确定疲劳缺口系数 K_f 的方法和近似计算公式进行了研究,并结合修正 Neuber 法则将其应用于随机载荷下缺口件的局部应力、应变计算与疲劳裂纹形成寿命估算。通过与实测结果的比较,分析讨论了各种近似计算公式的精度及其对疲劳寿命估算结果的影响。最后为工程疲劳寿命估算方法推荐了几种较符合实际的 K_1 近似计算公式。

随机疲劳寿命估算中的损伤模型

在实验研究和理论分析基础上对国內外文献中建议的十种典型疲劳损伤计算模型进行了研究,并将其应用于随机载荷下缺口件的疲劳裂纹形成寿命估算。通过估算寿命与试验寿命的比较,依据疲劳断裂理论评述了这些损伤模型的优劣。最后为工程疲劳寿命估算方法推荐了一些较符合实际的损伤计算模型。

低周疲劳中结构钢的宏观与细观变形行为

应用显微硬度法研究了低周疲劳过程中退火１６Ｍｎ钢和正火４５钢的表面细观循环塑性状态变化及其硬化、软化行为，并在统计意义上与材料的宏观循环塑件变形规律进行了比较。结果表明，宏观材料的循环塑性响应与细观尺度上材料的循环硬化、软化行为两者在统计意义上是一致的，而后者在空间分布与时间序列上均表现出显著的不均匀性和非同时性特征。

利用压痕硬度研究疲劳中材料表观塑性行为

应用显微硬度计测定了低周疲劳中正火４５＾＃钢光滑试样的表面维氏显微硬度变化规律。随循环进行，硬度均值呈现初期减少，逐渐增大及后期再次减小３个阶段，硬度方差在整个寿命域内呈现出料大离散特征。

中碳钢高周疲劳损伤过程中表面显微硬度变化特征的实验研究

应用显微硬度计对高周疲劳不同循环周次下退火４５钢光滑试样的铁素体与珠光体进行表面维氏显微硬度测量。结果表明，在疲劳寿命域内，显微硬度统计均值可分为上升、稳定及下降三个阶段。对应不同的疲劳阶段显微硬度分散性将有所不同。据此对试验结果进行了理论分析，并初步讨论了高周疲劳损伤过程的某些演化特征。

关于Neuber方程的理论研究

关于Ｎｅｕｂｅｒ方程的理论研究叶笃毅，王德俊（东北大学机械工程学院沈阳１１０００６）在工程结构中疲劳破坏总是从应力集中部位（如缺口根部）开始，因此，研究缺口处的局部应力和应变分布是缺口件疲劳分析的关键。在描述缺口根部局部非线性应力和应变分布的方法中，...

焊接接头低周疲劳寿命估算方法的研究

将焊接接头的疲劳过程划分为疲劳裂纹形成和扩展两个阶段。基于均质缺口件的局部应力－应变法和线弹性断裂力学方法，通过考虑焊接过程中几何形状、残余应力和材料特性等因素的变化，建立了焊接接头低周疲劳寿命估算的一般技术流程。通过实例计算并与试验结果比较表明，本文提出的方法能够比较准确地预估低周疲劳失效焊接接头的疲劳寿命，因此，对于焊接结构的疲劳设计具有实际意义。

7050-T7451铝合金低周疲劳平均应力松弛规律

为了研究平均应变对7050-T7451铝合金低周疲劳力学行为的影响,开展了不同应变比(R=-1、-0.06、0.06和0.5)下的室温恒幅低周疲劳试验。结果表明:在对称循环应变下,材料总体表现为循环软化特征;而在非对称循环应变下,材料表现为初始硬化后的循环稳定行为。非对称循环应变导致了材料出现与应变幅相关的平均应力松弛现象。采用Landgraf模型和非线性Maxwell模型分别研究了7050-T7451铝合金的平均应力松弛规律。结果表明:Maxwell模型能够较准确地描述材料的平均应力循环松弛特征,而Landgraf模型更适用于低应变幅下的平均应力松弛描述。

一种估算结构件随机疲劳寿命的新方法

提出了基于随机载荷历程频率域信息──功率谱密度函数（Ｐ．Ｓ．Ｄ）估算结构件低周疲劳寿命的一种新的计算方法。采用这种方法只要已知应力历程的功率谱密度和材料应变疲劳性能参数就可对承载结构件进行随机疲劳寿命估算。因此，对于结构设计阶段的使用寿命预估具有实际意义。最后，通过对缺口件的随机疲劳寿命估算及与试验结果比较验证了本文方法的适用性。

镍基高温合金GH4145/SQ螺栓寿命预测

文章对300MW汽轮机高中压外缸GH4145/SQ合金螺栓的寿命进行了预测。基于单线性、双线性及指数衰减模型的寿命预测比较结果表明采用不同的疲劳寿命段的疲劳特性参数对寿命预测结果影响显著,特别是在较低应变幅下。对于光滑试样,当应变幅大于0.5 %时,采用3/10寿命阶段的疲劳特性参数预测结果较符合实验值;但当应变幅小于0.5 %时,采用7/10寿命阶段的疲劳特性参数预测结果与实测值的一致性更好;对于缺口疲劳试样,则采用半寿命阶段的疲劳参数的预测结果为最小。因此,对于高温低周疲劳寿命预测问题,合理选择疲劳特性参数将是保证结构件寿命预测精度的重要因素。

关于Neuber方程的理论证明及在疲劳分析中的应用

根据弹性理论中保守系统的最小余能原理推导出任意应力状态下Ｎｅｕｂｅｒ方程的普遍形式。从理论上证明了当缺口体满足保守力系条件时Ｎｅｕｂｅｒ方程具有普遍适用性。同时还对Ｎｅｕｂｅｒ方程推广应用到循环加载时存在的问题进行了讨论，并给出了相应的修正方程。

一种基于混合硬化本构模型的汽轮机轮盘榫槽疲劳寿命预测方法

针对汽轮机转子轮盘的受力特点,以非对称载荷下材料的瞬态应力应变响应为基础,在内变量理论框架下,建立起某型汽轮机轮盘材料的率无关循环塑性本构模型;并结合局部应力应变法,进一步建立了基于混合硬化本构模型(N-5L1)描述平均应力松弛行为的汽轮机轮盘榫槽疲劳寿命预测方法。通过与实验结果相比较,表明混合硬化本构模型能够较好地模拟脉动加载下转子轮盘材料的循环应力应变响应及平均应力松弛行为,由此建立的寿命预测方法可对轮盘榫槽进行较为准确的疲劳寿命预测(与试验寿命误差总体落在1.5倍分散带以内),明显优于基于平均应力松弛经验公式的疲劳寿命预测值。

基于背应力功的疲劳能量模型及其在轮槽构件寿命预测中的应用

基于局部应力-应变法与疲劳损伤能耗结构,以疲劳过程中背应力塑性功累积为基础,建立了一种新的缺口构件疲劳寿命预测能量模型,并将其应用于某型汽轮机轮槽结构件的疲劳寿命预测。通过与试验结果相比较,初步验证了模型的预测精度(预测寿命与试验寿命误差小于20%)。此外,还进一步将上述能量模型与传统疲劳寿命预测能量方法进行了比较。结果表明,基于背应力塑性功累积的疲劳损伤描述可进一步提高疲劳寿命预测精度,值得工程疲劳设计者重视。

潮湿空气环境下2024-T351铝合金的缺口疲劳强度

采用预腐蚀2024-T351铝合金光滑和缺口试样,在潮湿空气环境下开展了两种应力比(R=-1和0.06)下的腐蚀疲劳试验,获得了相应的S-N曲线。通过光滑与缺口试样的疲劳强度比较,研究了潮湿空气环境下材料的缺口疲劳效应,并进一步获得了不同应力比下疲劳缺口因子(Kf)与疲劳寿命(Nf)之间的实验关系式。结合实测Kf值,对目前工程中的代表性缺口疲劳因子近似估算公式(Neuber公式、Peterson公式、Heywood公式)在腐蚀环境与一定平均应力下的适用性进行了初步检验。

金属材料疲劳缺口系数K_f预测方法的研究

从能量原理出发导出了与材料循环特性、构件几何形状及寿命范围相联系的疲劳缺口系数Ｋｆ。采用恒幅疲劳试验结果对其进行验证，并与其它Ｋｆ公式的结果作了比较。结果表明；本文给出的Ｋｆ公式能够在较宽寿命域内反映实测Ｋｆ的变化趋势，因此，对于缺口构件的有限疲劳寿命设计具有实际意义。

基于深度-敏感压痕技术的喷丸铝锂合金板残余应力分布特征

应用近年来发展起来的深度-敏感压痕技术研究了不同喷丸强度下某铝锂合金薄板的硬化层分布,并尝试采用Y.H.Lee模型计算确定了残余应力场沿板厚方向的分布特征。结果表明:提高喷丸强度可以减小塑性硬化层的梯度,从而获得更为均匀的表面强化层;而较高喷丸强度将引入更深的残余应力影响层和更大的残余压应力。

超超临界机组中压汽门阀盖Alloy783合金螺栓断裂失效分析

超超临界机组汽轮机中压联合汽门(中压汽门)阀盖Alloy783合金螺栓断裂会对人身和设备安全造成极大威胁。为了研究造成Alloy783合金螺栓断裂的主要因素,本文以断裂的Alloy783合金螺栓为研究对象,对螺栓进行了整体数据统计、宏观检查、显微组织分析及力学性能试验。结果发现:Alloy783合金螺栓断裂位置无明显规律,且存在纵向裂纹,因此由于预紧力过大导致断裂的可能性不大;断裂螺栓Alloy783合金中一次?相偏析明显,呈条带分布,晶界二次?相析出较少,分析认为主要由于固溶处理及其后的?时效热处理不充分所致;所有断裂螺栓的疲劳裂纹基本沿晶界扩展,这主要是由于应力促进晶界氧化并导致疲劳裂纹沿着氧化损伤区扩展,裂纹扩展速率由晶界氧化速率控制;断裂螺栓抗应力促进晶界氧化能力差主要是由于晶界缺乏二次?相。