缺口、短裂纹以及夹杂物对高强钢疲劳强度的影响

简要总结了缺口、短裂纹以及夹杂物等不同尺度缺陷对高强钢疲劳强度的影响。介绍了疲劳短裂纹问题的研究历程和众多解释模型。回顾了缺口、短裂纹以及夹杂物对高强钢疲劳强度影响的经验公式,并指出了这些经验公式和模型是互洽的。明确了钢材的强度越高,缺陷长度越大。疲劳强度由疲劳裂纹扩展门槛值决定,或者由光滑试样的疲劳强度决定。

基于小裂纹理论的疲劳设计方法研究

根据ETS理论,引入小裂纹的特征尺寸0a,对从缺口根部萌生的小裂纹扩展机理进行研究,并将小裂纹理论与疲劳设计理念相结合,进一步提高了构件的安全性.结果表明:基于小裂纹理论分析缺口构件的疲劳性能时,可通过缺口几何尺寸、外荷载、材料疲劳极限、裂纹扩展门槛值等参数来确定缺口敏感系数q的值,这种方法与目前常用的利用经验公式计算q的方法相比具有明显优势;设计中恰当地考虑小裂纹行为,能够计算出构件对无法检测的小裂纹的容许应力,这对结构的安全性分析是十分有利的;将环境影响下的裂纹问题等效为疲劳小裂纹问题,有利于从力学角度对其进行分析.

环境和缺口形状对LY12CZ铝合金疲劳短裂纹扩展的影响

研究不同环境下LY12CZ铝合金缺口短裂纹的扩展规律及缺口形状对短裂纹扩展规律的影响。相同ΔK水平下 ,短裂纹比长裂纹有更高的da dN值 ,3 .5 %NaCl溶液的加入 ,使锐、钝缺口短裂纹的da dN值都显著增加。但无论在何种环境下 ,锐、钝缺口短裂纹的扩展都呈明显的“马鞍”形状且溶液中的过渡裂纹尺寸高于空气中 ,用缺口根部塑性区大小、裂纹闭合效应和腐蚀介质的共同作用解释试验结果。尖缺口状态下 ,缺口根部塑性区尺寸很小 ,裂纹扩展主要受裂纹闭合影响 ;钝缺口状态下 ,缺口根部塑性区作用范围较大 。

缺口敏感性对工件疲劳行为的影响

为解决不同半径孔的疲劳缺口因子对工件寿命影响行为的预测和评价,在线弹性断裂力学的基础上,采用分析的方法探索疲劳缺口的影响因素,提出了一个考虑裂纹闭合的方法,讨论了裂纹闭合在非扩展裂纹形成上的影响,得到了材料晶粒尺寸较大时的小裂纹生长率低,其时的裂纹闭合能使裂纹生长终止,也得到了疲劳缺口因子与应力集中之间的关系,特别是微小孔的疲劳缺口因子随裂纹闭合减小较明显.该结果便于对工件使用寿命进行预测.

短切玻纤增强尼龙6的缺口拉伸性能

研究了短切玻纤增强尼龙6(PA6/SGF)的缺口拉伸性能。结果表明,在实验速度范围(0.1～500mm/min)内,PA6/SGF的拉伸断裂功主要消耗在裂纹萌生过程。一旦裂纹源尺寸达到临界值,裂纹瞬间扩展。拉伸位移随着拉伸速度的增加而降低,最大力值随着拉伸速度的增加先提高后降低。当拉伸速度达到300mm/min后,最大力值和拉伸位移急剧下降导致拉伸断裂功大幅度下降。PA6/SGF的缺口拉伸断面主要分为裂纹萌生区及裂纹扩展区,基体的塑性变形主要集中在裂纹萌生区,剧烈的塑性变形可使基体上出现明显的孔洞。在裂纹扩展区,裂纹的快速扩展导致基体断面平坦,且由于SGF的阻碍作用,基体具有断裂分层现象。

疲劳短裂纹特性研究

以缺口件为研究对象 ,对缺口根部短裂纹的萌生与扩展特性进行了研究。结果发现 ,缺口根部的表面裂纹扩展 ,是造成缺口试样破坏的主要原因 ,其扩展特性强烈地受微观结构的影响 ,而穿透裂纹的早期扩展 ,却明显地具有奇异性。

40CrNiMo钢工程短疲劳裂纹扩展规律

对调质40CrNiMo钢光滑及缺口试样进行了旋转弯曲疲劳试验,利用塑性复型技术实现了对工程短疲劳裂纹扩展过程的显微观测、由实验获得光滑试样的短裂纹扩展可由方程do/dN=Bσ~nα予以确定性描述。对于缺口试样的应力接近屈服极限时,疲劳损伤表现为萌生大量的短裂纹体系,利用等效裂纹概念进行统计,缺口试样的短裂纹扩展具有与光滑试样相似的规律。

Al－Li合金缺口疲劳短裂纹行为的研究

研究了不同时效状态的Ａｌ－Ｌｉ合金短裂纹的扩展规律，缺口曲率半径对短裂纹扩展规律的影响．在相同的时效温度下，裂纹扩展速率ｄａ／ｄＮ随时效时间增加而加快；钝缺口萌生裂纹的ｄａ／ｄＮ在缺口应力场内变化不大，然后随着应力强度因子的增加而逐渐变大，而锐缺口萌生裂纹的ｄａ／ｄＮ在裂纹萌生后很快下降到最小值，然后又逐渐回升．

缺口状态对SiC/LY12复合材料短裂纹疲劳行为的影响

研究了峰值时效状态下SiC/LY12复合材料及LY12铝合金不同缺口状态下的短裂纹扩展行为,结果表明:在尖缺口及钝缺口状态下,短裂纹扩展均表现出“马鞍”型特征;尖缺口下,SiC不利于材料疲劳性能,钝缺口下,Sic有利于材料疲劳性能;用闭合效应和缺口根部塑性区大小解释了缺口状态对短裂纹扩展的影响.

微小疲劳裂纹的闭合现象及疲劳强度的评价(Ⅰ)

通过对碳素结构钢（JIS－S45C）和高强度低合金钢（JIS－SNCM439）两种材料的边缺口试验片的周向拉压疲劳试验，用裂纹闭合的观点研究从缺口顶端萌生的微小疲劳裂纹的扩展现象。运用裂纹扩展抵抗阻力曲线法（R曲线法）对缺口试验片的疲劳强度进行了评价。包括裂纹的萌生极限、断裂极限以及停止扩展裂纹长度的预测值与实验结果吻合。