不同保载时间作用下的定向凝固合金DZ125的高温低循环疲劳试验研究

研究了定向凝固合金DZ125 850℃时不同保载时间作用下的低循环疲劳行为。进行了拉伸保载时间分别为1 s,60 s,120 s和240 s的试验,并进行了循环应力-应变分析、应变响应分析、疲劳寿命分析以及微观断口分析,结果表明,保载时间对低循环疲劳力学行为有明显影响,随着保载时间的增加疲劳寿命逐渐减小,但保载时间超过一定范围之后疲劳寿命趋于稳定,而且随保载时间的增加蠕变损伤逐渐起主导作用。

全循环周期和保载时间对P91钢蠕变-疲劳裂纹扩展行为的影响

在620℃下对P91钢进行了蠕变-疲劳裂纹扩展试验,研究了全循环周期对裂纹起裂时间的影响,并讨论了不同保载时间下的裂纹扩展规律。结果表明:在单对数坐标下裂纹起裂时间与全循环周期呈线性关系;当全循环周期小于20 s时,裂纹起裂循环次数不随全循环周期变化;采用断裂参量ΔK表征裂纹扩展速率时,裂纹扩展速率随保载时间的增加而增大,但随ΔK的增大先减小后增大;断裂参量(Ct)avg可较好地关联不同保载时间的平均裂纹扩展速率。

纳米压痕检测中保载时间对骨微观弹性模量和硬度影响

目的观察不同保载时间对骨微观弹性模量和硬度的影响,探讨SD大鼠合适的保载时间。方法 10只10月龄雌性SD大鼠,取双侧股骨制备成纳米压痕标本。采用纳米压痕技术分别在不同保载时间下(分为15 s,30 s,60 s,90 s,120 s五组)测量皮质骨的微观硬度和弹性模量。结果随着保载时间的增加,在15 s,30 s,60 s时硬度和弹性模量有递增趋势,在60 s之后有下降趋势或者反折。硬度H组间P>0.05,无显著性差异;弹性模量Er组间P<0.05,有显著性差异。结论 60 s是SD大鼠合适的保载时间。为更准确的测量大鼠微观力学特性提供了理论依据。

保载时间对P92钢蠕变-疲劳交互行为的影响

为研究保载时间对蠕变-疲劳寿命和应力-应变响应的影响规律,对P92钢在650℃下进行了应变幅为±0.5%,保载时间为36,600,3600s的蠕变-疲劳试验,采用Chaboche塑性本构模型和应变强化蠕变模型进行有限元模拟,并对P92钢断裂试样进行透射电镜检测。试验结果表明:保载时间增长导致拉压屈服极限降低,最大拉应力降低,非弹性应变范围减小,蠕变-疲劳寿命降低。模拟结果显示,模拟值与试验值的最大拉应力、保载期间应力松弛量基本一致。检测结果发现,在蠕变-疲劳试验中,随着保载时间增长,蠕变空腔慢慢生成、长大,保载时间增长引入的蠕变损伤会加速疲劳裂纹扩张,蠕变-疲劳断裂机制由疲劳损伤主导逐渐变为蠕变损伤主导。最终提出了不同保载时间下最大拉应力随循环次数变化的拟合式,结合WANG等模型引入的逐周次概念,得到一种改进的蠕变-疲劳寿命模型,运用此模型能很方便地实现对P92钢进行不同保载时间下的蠕变-疲劳寿命预测。

保载时间对中锰钢电阻点焊组织及缺陷的影响

通过光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)对不同焊接工艺参数的中锰钢电阻点焊组织进行了表征,并分析了熔核区柱状晶的形成机制。结果显示,当保载时间为100ms时,金属收缩后形成的孔洞未能得到液态金属足够的补充,从而形成凝固缩松。当电阻点焊的保载时间延长至400 ms之后,熔核凝固引起的收缩量得到更多补偿,因此熔核区的凝固缩松基本消除,达到了改善组织的目的。此外,在电阻点焊后冷却的过程中,熔核内的液态金属沿与散热方向相反的方向长大,从而在熔核区形成了柱状晶组织。

保载时间和应力比对Ti6242合金应力应变响应影响

Ti6242等一些近α和α+β型钛合金存在保载疲劳行为,研究结果显示其保载疲劳失效内在机制主要与周期载荷作用下材料内部微区不均匀变形行为密切相关。本研究在对钛合金保载疲劳现有软−硬取向模型的理解基础上,通过设计Ti6242合金在不同保载时间和应力比载荷作用下的保载疲劳试验,验证保载时间和应力比对保载疲劳寿命影响规律,更长的保载时间引起Ti6242合金保载疲劳寿命单调衰减并趋于稳定,更高的应力比则引起其保载疲劳寿命呈指数增长。从应力−应变曲线分析角度表征Ti6242合金在保载疲劳载荷下的应力、应变响应特征,分析显示保载时间主要影响材料内部局部应力、应变的重新分布和累积变形协调过程,应力比则主要加剧材料在循环载荷中内部软相和硬相的微区应变差别。

预载、加载、保载时间与洛氏硬度值关系的探索

针对标准中对硬度测试过程的预载、加载、保载时间的规定,分别设计不同的预载、加载和保载时间的组合,旨在了解不同的组合是否对试验室常用的两种洛氏硬度标尺的试验数据有影响。本试验选用了试验室能取到的三种不同大小的硬度试样,分别进行不同时间组合的HRB和HRF测试,通过对试验数据的汇总、分析和比较,发现在没有预载的情况下,洛氏硬度的试验结果受加载和保载时间影响较大;有预载时,加载、保载时间的长短对试验结果影响不大。

新型钛合金保载-疲劳裂纹扩展特性研究

本文针对海洋结构物用的一种新型钛合金材料,开展疲劳裂纹扩展速率和复杂载荷谱下保载-疲劳裂纹扩展速率试验研究,综合探讨上峰值保载时间和下峰值保载时间对该新型钛合金保载-疲劳裂纹扩展行为的影响规律;基于断裂力学理论,建立新型钛合金保载-疲劳裂纹扩展速率预报模型,采用试验方法验证该模型对新型钛合金保载-疲劳裂纹扩展行为的预报能力。研究结果表明:新型钛合金材料疲劳裂纹扩展行为对上、下峰值保载时间较敏感,随着上峰值和下峰值保载时间的增加,裂纹扩展速率增加,但是裂纹扩展速率增加的趋势逐渐减小,即上、下保载时间对新型钛合金材料裂纹扩展速率的影响具有一定的饱和值。提出了新型钛合金保载-疲劳裂纹扩展速率预报模型,对复杂载荷谱下的保载-疲劳裂纹扩展速率进行了预报研究,预报结果与试验结果吻合较好。

钛合金Ti-6Al-4V室温保载-疲劳寿命预报方法研究

在考虑小裂纹效应的基础上提出室温下保载-疲劳寿命预报模型。利用该模型对钛合金Ti-6Al-4V的疲劳寿命、不同应力水平和不同保载时间下的保载-疲劳寿命进行预报,并与相应试验结果进行对比和分析。该模型较好地描述了钛合金材料在不同保载时间和应力水平下疲劳和保载-疲劳寿命变化规律。在相同保载时间下,随着应力水平的降低,保载-疲劳寿命与疲劳寿命之间的差异降低,直至相同(应力为0.6σy)。随着应力水平的增加,保载-疲劳寿命与疲劳寿命之间的差异增加。在相同应力水平下,随着保载时间的增加,保载-疲劳寿命呈指数降低,但存在一个饱和时间值。达到该值后,保载-疲劳寿命保持不变。模型的预报值与相应的试验结果吻合较好,表明该模型对钛合金Ti-6Al-4V的保载-疲劳寿命具有良好的预报能力。

海洋结构物用钛合金Ti-6AL-4V保载——疲劳试验研究（英文）

研究表明室温下疲劳峰值的保载对钛合金材料裂纹扩展速率具有明显影响,为此文章开展了室温疲劳峰值保载对潜水器用钛合金Ti-6Al-4V疲劳裂纹扩展影响的试验研究,并基于保载—疲劳裂纹扩展速率预报模型对该材料的保载—疲劳裂纹扩展速率进行了预报研究,从而验证该模型的适用性和可靠性。研究结果表明:疲劳载荷应力峰值处引入保载时间明显加速了钛合金Ti-6Al-4V疲劳裂纹扩展速率;随着应力强度因子范围的增加,保载—疲劳裂纹扩展速率与疲劳裂纹扩展速率之间的差异增加,即高应力强度因子范围下保载对裂纹扩展速率的影响加大;基于课题组提出的保载—疲劳裂纹扩展行为预报模型,对钛合金Ti-6Al-4V保载—疲劳裂纹扩展速率进行了预报,预报结果与试验结果吻合较好,从而验证了该模型的可靠性。

钛合金室温保载—疲劳裂纹扩展预报方法及其对IMI834的适应性研究（英文）

文章在考虑小裂纹效应的保载—疲劳裂纹扩展速率修正模型基础上,分析了保载时间对保载—疲劳裂纹扩展速率的影响,对模型中的保载时间项进行了修正,即保载—疲劳裂纹扩展速率随保载时间呈指数增加。利用修正后的模型对钛合金IMI834光滑试件的疲劳寿命和不同保载时间下保载—疲劳寿命进行预报,并将预报结果与相应试验结果进行对比分析,从而验证了修正后模型的可靠性。结果显示:保载—疲劳裂纹扩展速率对模型中保载时间参数η非常敏感,由此可以说明不同材料对保载时间敏感程度的不同;钛合金IMI834保载—疲劳寿命随保载时间增加呈指数降低,该模型对IMI834预报结果与试验结果吻合较好,因此该修正模型对钛合金IMI834保载—疲劳裂纹扩展行为具有良好的预报能力。

钛合金保载疲劳的影响因素与研究进展

钛合金由于其优异的比强、蠕变及疲劳等综合性能,在航空发动机压气机盘等关键转动件中得到广泛的应用。但近年来的研究发现,采用传统的三角波或正弦波循环疲劳寿命评估方法可能会高估部分钛合金在真实运行条件下的疲劳寿命,引发严重的安全事故。保载疲劳通常表现为低于200℃时,在疲劳峰值应力保持加载一段时间,寿命相比传统的循环低周疲劳出现大幅降低。此外,裂纹通常萌生于亚表面,较难在零件服役过程中被有效检测,严重危害航空发动机的安全性和可靠性。综述了近年来国内外在钛合金保载疲劳产生机理,H元素含量、显微组织、加载条件、保载时间等因素影响保载疲劳方面的研究进展,并探讨了钛合金保载疲劳的预防及研究发展方向。

组织特征对粉末高温合金FGH96疲劳裂纹扩展速率的影响

通过对不同热处理后获得3种典型显微组织的粉末高温合金FGH96合金试样在650℃进行保载90 s和5 s并恒载荷循环应力作用下的疲劳试验,研究组织特征对疲劳裂纹扩展速率的影响规律,确定不同载荷条件下孕育期、萌生期、扩展期及瞬断期所占的比率。结果表明,γ'相特征显著影响疲劳裂纹扩展速率;疲劳行为对保载时间存在敏感性,随保载时间的延长,在疲劳-蠕变的交互作用下会明显加快合金疲劳裂纹扩展;在整个疲劳破坏过程中,萌生比率均高于扩展比率,说明该合金抗裂纹萌生的能力要高于抗裂纹扩展的能力;此外,该合金疲劳裂纹扩展四个阶段在整个断裂周次所占的比率分配上,孕育期比率一般较小,萌生期和扩展期比率较大,瞬断期的比率很小,表明该合金裂纹扩展一旦失稳将高速扩展并迅速断裂。

蠕变/疲劳共同作用下寿命估算方法

通过载荷谱的转换 ,将带保载时间的蠕变 /疲劳循环用不带保载时间的纯疲劳循环代替 ,提出蠕变 /疲劳共同作用时的寿命估算方法。对 12 Cr1Mo V钢母材和焊材的蠕变 /疲劳交互作用试验数据的分析处理结果表明 ,本方法方便、实用。提出一个表征蠕变 /疲劳连续加载时交互作用行为的参数 ,蠕变 /疲劳寿命比。分析认为 ,材料的蠕变 /疲劳交互作用行为与该比值的大小有关。材料在蠕变 /疲劳共同作用下呈正还是呈负交互作用 ,并非材料固有的特性 。

高强度钛合金深潜器载人舱在三种不同类型载荷下的裂纹扩展预报（英文）

随着安全性要求的提高,深潜器耐压舱的疲劳寿命评估变得越来越重要。对于耐压舱,在其服役期间经历的载荷历程包括扰动疲劳载荷和相对稳定的蠕变载荷,目前尚未有公认合适的模型来描述这一载荷谱历程。传统疲劳寿命预报方法通常忽略蠕变效应导致疲劳寿命预测较大的不确定性。为了更清楚地理解这一机理,该文对深潜器耐压舱用β-退火钛合金TC4 ELI的裂纹扩展率进行了理论分析,分别引入了三种类型载荷作用下的裂纹扩展率模型。并开展了在包含过载和保载载荷的一系列循环三角载荷下的疲劳裂纹扩展试验,对理论模型进行了验证,为合理评估深海载人潜水器的疲劳寿命提供了基础。

高温氧化对30Cr1Mo1V钢蠕变-疲劳裂纹扩展速率的影响

在室温、540℃和650℃下,分别研究了空气或氩气气氛中氧化对30Cr1Mo1V钢蠕变-疲劳裂纹扩展速率的影响.结果表明:在高温下,在空气中和加载频率较低时,30Cr1Mo1V钢的裂纹扩展速率均明显增加.在加载过程中引入保载时间,空气中30Cr1Mo1V钢的裂纹扩展速率明显高于惰性环境中,说明氧化影响着疲劳裂纹扩展行为.在惰性气氛中,裂纹扩展速率随保载时间的延长而增大.在空气中,当保载时间超过60 s时,裂纹扩展速率随时间呈线性比例增大,表明此时裂纹扩展行为与时间因素相关.

压力成型条件下成型工艺对GRC力学性能的影响

研究压力成型条件下,成型压力、水胶比和保载时间对预混浇注法GRC的抗弯强度和断裂能的影响.研究表明,各因素对GRC抗弯强度和断裂能影响规律不同.成型压力越大,GRC抗弯强度越高,断裂能越低.压力成型条件下,GRC抗弯强度随着水胶比的变化不明显,但断裂能随着水胶比的增加而大幅增加.随着保载时间的延长,GRC抗弯强度小幅提高,但断裂能变化不明显.不同玻璃纤维掺量时,GRC的断裂能随成型压力的增加而下降的趋势相近.根据试验数据拟合所得的经验公式■能够较好地反映本实验条件下不同玻璃纤维掺量的GRC断裂能(G~*_F)与无压力GRC断裂能(G■)和成型压力(F)关系.

载荷波形对新型钛合金疲劳裂纹扩展行为影响研究

深海载人潜水器作业过程中,耐压壳结构承受下潜(载荷增加)、巡航(上峰值保载)、上浮(载荷降低)、休整阶段(下峰值保载)和再次下潜的循环载荷作用。因此,针对潜水器用钛合金材料开展了疲劳、上峰值保载-疲劳(巡航)和上-下峰值保载-疲劳(巡航-休整)裂纹扩展速率试验研究。试验结果表明,钛合金上峰值保载-疲劳裂纹扩展速率高于疲劳裂纹扩展速率,并随着上峰保载时间的增加,上峰值保载-疲劳裂纹扩展速率越高;随着下峰值保载时间的引入,使得上-下峰值保载-疲劳裂纹扩展速率明显高于上峰值保载-疲劳裂纹扩展速率,并且裂纹扩展速率随着下峰值保载时间的增加而不断加快。

大深度载人舱长期寿命评估中的影响因素

[目的]使用载人潜水器进行深海探测引起人们越来越多的兴趣,这需要在许多技术方面取得突破,特别是在建立可靠的载人潜水器安全性评估方法方面。[方法]为此,基于试验和数值计算方法,对影响潜水器载人舱安全性和可靠性的因素进行研究,包括固有孔洞缺陷的尺寸和数量对材料延展性能的影响、预压循环历史对材料拉伸性能的影响、保载时间对材料循环性能和裂纹扩展性能的影响。[结果]结果表明:广泛分布的材料内部缺陷通过影响材料延伸率而降低结构强度;在评估结构剩余寿命过程中,载荷序列中保持载荷时长的影响不可忽略;潜水器备选高强度钛合金材料的弹性模量、强度和延伸率等机械性能在经历压缩循环载荷历程之后变化不大。[结论]这些研究结果可为大深度载人舱长期服役寿命的评估提供参考。

基于疲劳-蠕变载荷等效转换的涡轮盘载荷谱编制及寿命预测

针对雨流计数法在峰谷值提取时进行等值压缩,忽略保载时间的问题进行了改进,提出了一种基于损伤曲线的疲劳-蠕变载荷等效转换方法。利用非线性疲劳损伤累积函数和损伤等效原则,建立了不同应力水平、不同保载时间下疲劳-蠕变载荷与疲劳载荷之间的等效换算模型。利用涡轮盘材料试验数据,计算了不同循环加载条件下的等效换算比,得到了其随保载时间的变化规律。利用改进的雨流计数法,编制了航空发动机高压涡轮盘载荷谱,并将其与寿命-时间分数预测法相结合,得到了涡轮盘剩余寿命。结果表明,改进的雨流计数法综合考虑了疲劳-蠕变耦合损伤对涡轮盘寿命造成的影响,相比于传统雨流计数法,寿命预测误差降低了15.02%,验证了该方法的有效性。