过载保载对金属材料疲劳裂纹扩展速率影响研究

文章基于载荷次序效应产生影响的原因和相关预报模型,提出了考虑单峰过载和保载共同作用下疲劳裂纹扩展速率预报模型。在文中提出的考虑载荷次序效应的疲劳裂纹扩展速率预报模型的基础上,对几种金属材料在单峰过载、多峰过载、过载与保载共同作用下疲劳裂纹扩展速率进行了预报研究,并将预报结果与相应试验结果进行了比较,对考虑载荷次序效应的疲劳裂纹扩展速率预报模型的适用性进行了验证。

超载基础上的短时间保载所产生的塑性区对疲劳裂纹扩展率的影响(英文)

潜水器所受变幅循环载荷中包含了疲劳和室温蠕变两种载荷模式。由于变幅载荷的复杂性,要预报结构的寿命需要对载荷进行合理的简化。其中一个典型的简化载荷模式就是在循环载荷的基础上具有单个超载并在超载基础上进行短时间保载。以往的试验研究表明,超载基础上的短时间保载会造成裂纹扩展的迟滞,但目前无可靠的理论模型能够预报这一现象。文章针对这一载荷模式,提出了一个基于裂纹尖端单向压缩塑性区变化的简化预报模型,给出了超载和保载共同产生的塑性区大小以及裂纹闭合大小的计算方法,并以常用潜水器材料TC4 ELI为例进行了演示。其中,裂纹扩展率模型及蠕变模型参数均通过试验获得。计算结果显示,该模型能够合理地反映保载塑性区造成的裂纹扩展迟滞效应。

停歇对疲劳裂纹扩展超载迟滞效应影响的研究

本文用 16 Mn和 A 537 两种普通低合金钢试件,较系统地研究了停歇对疲劳超载迟滞效应的影响。研究表明,疲劳载荷中的停歇对超载迟滞效应有明显影响,其影响的程度大小与停歇时的载荷 P_H,停歇时间 t_H 等因素密切相关;不但可能使试件的疲劳寿命减少,也可能使试件的疲劳寿命增加。在工程结构疲劳设计、分析及应用超载迟滞效应时应予以注意。

舰船关键节点钛合金过载保载-疲劳性能研究

通过对相关理论的研究,发现在梯形波载荷谱中,增加过载波形会对裂纹扩展速率有较大影响。因此,为了最大限度模拟服役环境的复杂性,研究舰船关键节点处材料的疲劳性能。本文分别对舰船关键节点处钛合金材料Ti-6Al-4V进行试验研究,设计并开展了不同保载时间、不同过载比下的过载保载-疲劳裂纹扩展速率试验,并在试验的基础上,对所提出的考虑载荷次序效应的预报模型有效性进行验证,从而证明预报模型与试验结果有潜在的工程应用价值。