超声疲劳试样设计

介绍了超声疲劳试样的设计计算方法,给出了谐振状态下不同形式、尺寸试样中沿其谐振长度方向的位移、应力分布。结果表明:狗骨形试样中,中间等截面段尺寸对试样中应力的大小、分布影响很大。分析狗骨形试样应力放大系数表明,应力放大系数随着试样中间等截面段直径的减少会有显著增加,随着试样中间段长度的增加,应力放大系数也相应降低。

高频载荷下高强钢的超高周疲劳及热耗散研究

应用超声疲劳试验技术,对两种高强度钢(42CrMo4,100Cr6)在20kHz频率下的超高周疲劳性能进行测试分析。实验结果表明:两种钢的S-N曲线在106周发生了明显的变化,出现了水平渐近线。尽管23个42CrMo4钢试样用于1010周的疲劳试验,但在8.76×107循环周次以上,没有疲劳破坏发生,42CrMo4钢存在疲劳极限,而100Cr6钢的S-N曲线呈现台阶型。高精度热成像仪检测不同载荷条件下疲劳试样温度的变化结果显示:温度的变化与试验材料和加载水平有关。试样温度的快速升高发生在超声疲劳试验的初期,温度的变化反映了材料内部的热耗散过程。裂纹萌生后,微裂纹处不可逆的局部塑性变形导致裂纹萌生区温度急剧升高,疲劳试样内部温度场的变化反映材料的疲劳损伤过程。SEM观察表明:在长寿命区,疲劳裂纹常萌生于试样内部或次表层组织缺陷处。

屈服点的不稳定性对超高周疲劳的影响研究

核电站的蒸汽发生器管道采用碳锰钢制成,设计寿命40年,长期受循环温度载荷和高频振动载荷作用后,在管道连接处出现裂纹。实际工作中,循环温度载荷作用后的材料产生循环塑性变形,屈服点这一重要力学性能发生变化。材料在单向拉伸载荷作用下超过Lüders带后,出现硬化效应,屈服强度提高。研究屈服应力点的变化对材料的超高周疲劳性能的影响。试验采用压电陶瓷超声疲劳试验机,考察并比较单向拉伸、低周疲劳载荷作用后,材料超高周疲劳性能的变化。实验结果表明:单向拉伸(5%)提高了材料的屈服点,同时也提高了超高周疲劳强度;而低周疲劳载荷作用后,随着屈服应力点的降低,超高周疲劳性能下降。

超声疲劳载荷下球墨铸铁裂纹扩展速率研究

论文采用超声疲劳试验技术测试了发动机曲轴用球墨铸铁的超高周疲劳强度及超声疲劳载荷下的裂纹扩展速率.考虑高频载荷下疲劳裂纹扩展过程中的温升效应,测试了球墨铸铁超声疲劳裂纹扩展过程中的温度变化,研究了超声微幅循环载荷下球墨铸铁的疲劳裂纹萌生与扩展机制.根据超声疲劳试验控制位移的加载特点及超声疲劳试样几何形状特征,数值计算了超声疲劳裂纹扩展应力强度因子,给出了该球墨铸铁超声疲劳裂纹扩展速率曲线.

Ultrasonic fatigue tests at high temperature on an austenitic steel

The objective of this paper is to study the gigacycle fatigue behavior of an austenitic steel at temperatures of 6001C and 700℃under fully reverse loading(R=-1).Numerical simulation by finite element method(FEM)was used to design the specimens and to analyze the effects of the variation in the dynamic Young modulus with temperature from measurements of the ultrasonic resonance frequency.Finally,new stress-life curves for this material are presented for a lifetime range from 10^(5)to 10^(9)cycles at room temperature,600℃and 700℃.