应用当量应变法预测多维高温低周疲劳寿命

采用铝合金材料三维缺口试件进行 3 0 0℃下高温低周疲劳断裂试验 ,借助ADINA程序计算试件缺口周围的三维应力和应变场 ,根据vonMises当量理论对疲劳寿命进行预测。预测结果表明 ,当量应变范围与疲劳断裂寿命的数学关系不受试件缺口型式的影响 。

基于晶体塑性理论的镍基合金高温低周疲劳寿命预测方法

对Inconel 718镍基合金进行高温拉伸试验和低周疲劳试验,借助晶体塑性有限元方法分析合金的疲劳裂纹萌生过程。结果表明:Inconel 718镍基合金的高温低周疲劳裂纹萌生寿命随着总应变范围的增大而缩短;该镍基合金的高温低周疲劳裂纹容易在三叉晶界处萌生,这些区域存在较大的累积塑性滑移。

多维应力状态下高温低周疲劳寿命评价

现代工业正在向着高速、高温、高压的方向发展 ,疲劳问题严重威胁着现代工业设备的安全。该文采用 2 2 5Cr 1Mo带预裂纹环状缺口圆柱形试样的实验数据及有限元分析结果 ,研究了采用当量塑性应变范围Δεp 、当量蠕变应变范围Δεc 和当量应变范围Δε,来评价材料在 4 0 0℃、应变速率为每秒 0 2 %、不同缺口形式下的高温低周疲劳总寿命和裂纹扩展寿命的可行性、缺口形式对疲劳寿命 (疲劳总寿命和裂纹扩展寿命 )的影响以及蠕变 疲劳交互作用对高温低周疲劳总寿命和裂纹扩展寿命的影响 ,最后利用最小二乘回归方法 ,得到了该材料高温低周疲劳总寿命和裂纹扩展寿命评价方程〔1～ 7〕 。

高温下取向对DD6单晶高温合金低周疲劳寿命的影响

对 76 0℃和 980℃两种温度下 [0 0 1],[0 11]和 [111]三种取向的DD6单晶高温合金的低周疲劳寿命进行了实验研究。结果表明 ,取向对其低周疲劳寿命有重要影响 ,[0 0 1]取向的寿命最高 ,[111]取向的寿命最低 ,通过引入应力幅值 。

GH4169合金高温多轴低周疲劳寿命预测

基于临界面模型的方法提出一个新的多轴低周疲劳损伤准则。该准则与目前的临界面法不同的是,在预测多轴低周疲劳寿命的模型中,同时考虑临界面上最大剪应变和正应变在不同加载路径下对多轴低周疲劳损伤的贡献。试验结果表明,文中提出的多轴低周疲劳寿命预测模型,对于GH4169合金高温多轴疲劳寿命估算具有较高的准确性。

一种镍基单晶合金高温低周疲劳寿命预测方法

提出一种考虑平均应力、应变比和晶体取向的镍基单晶合金低周疲劳寿命预测方法。首先建立镍基单晶合金在[001]和[111]晶体取向下的疲劳寿命预测模型,该模型考虑了平均应力和应变比对疲劳寿命的影响。然后,通过引入晶体取向函数建立不同晶体取向与[001]和[111]晶体取向下寿命预测模型中疲劳参数的关系,从而考虑镍基单晶合金晶体取向对疲劳寿命的影响。最后,提出通过[001]和[111]晶体取向下的模型来预测任意晶体取向下疲劳寿命的方法。提出的方法用DD3和PWA1840镍基单晶合金高温低周疲劳寿命试验数据进行验证,结果表明提出的方法是可接受的。

DD6单晶高温合金的低周疲劳寿命估算

建立了 DD6单晶高温合金杨氏模量、屈服强度和强化指数与取向定量关系。并用这三个力学参数对滞后能△W进行表达。进而用 Nf =C(△ W)β模型疲劳寿命进行予测 ,对 [0 0 1 ]、[0 1 1 ]和 [1 1 1 ]取向附近的多个取向进行的恒应力速率的低周疲劳试验表明

基于单胞模型镍基单晶高温合金低周疲劳寿命的预测

基于镍基单晶高温合金的微观尺度结构特征,建立了γ/γ′双相单胞有限元模型,并基于能量耗散理论,引入统一表征非对称载荷循环特性和拉/扭多轴效应的k参量,以循环塑性应变能作为损伤参量,建立了镍基单晶高温合金低周疲劳寿命预测模型;分别利用宏观有限元模型和γ/γ′双相单胞微观有限元模型对[001]取向的DD3、PWA1480和CMSX-2镍基单晶高温合金的单轴、多轴低周疲劳试验过程进行数值模拟。结果表明:微观单胞有限元模型反映了试验合金的微观结构特性,其预测精度明显优于宏观有限元模型的;上述3种合金几乎所有的试验数据分别落在1.3,2.0和2.0倍偏差分布带内。

蠕变-疲劳交互作用对高温低周疲劳寿命影响

多维应力状态下蠕变 疲劳交互作用对疲劳寿命(疲劳总寿命和裂纹扩展寿命)影响的研究表明,2.25Cr 1Mo材料无保持周期应变控制的疲劳总寿命和裂纹扩展寿命可用其疲劳成分、蠕变成分和蠕变 疲劳交互作用成分3者的非线性组合来表征,即整个试样的失效过程中存在着蠕变 疲劳交互作用,且其蠕变和疲劳之间是正交互作用。由于这种蠕变 疲劳正交互作用的存在导致了试样或构件的疲劳总寿命和裂纹扩展寿命的降低。利用Matlab对试验结果进行非线性多元回归,得到了用疲劳成分、蠕变成分和蠕变 疲劳交互成分表征的疲劳总寿命方程,定量地表征了该材料蠕变 疲劳交互作用下的疲劳总寿命和裂纹扩展寿命。

高温低周疲劳寿命评价准则的探讨

通过对 4种不同缺口形式的 2 .2 5Cr1Mo钢材料圆柱形试件的高温低周疲劳行为的研究 ,用当量应变范围准则、当量塑性应变能准则和当量总应变能准则评价多维应力状态下的高温低周疲劳寿命。可见 :用当量准则评价高温低周疲劳寿命是有实验和理论依据的 。

热处理工艺对GH33A合金高温低周疲劳寿命的影响

本文研究了不同热处理工艺对GH33A高温合金在550℃下的低周疲劳寿命和循环变形行为的影响.结果表明,当应变范围△ε_t<1.2％时,采用双级时效工艺(B工艺)可获得最长的疲劳寿命.当应变范围△ε_t≥1.2％时,采用标准热处理工艺可获得较长的疲劳寿命.热处理工艺不同,合金的循环变形行为则不同.应根据具体构件的受力条件来制定合理的热处理工艺,以发挥合金的潜力.

基于薄片漏斗试样的N06230合金高温低周疲劳性能研究

设计了薄片漏斗试样和配套弧形薄片夹具,对国产和进口N06230合金管薄片漏斗试样进行650℃高温低周疲劳试验,基于试验数据和能量密度等效方法建立循环应力幅-应变幅关系参数模型,利用有限元方法获得模型常数,并验证模型的准确性;利用该模型获得2种合金管的循环应力幅-应变幅曲线和应变幅-寿命曲线以及Manson-Coffin律参数,并对2种合金管的疲劳性能进行对比。结果表明:根据薄片漏斗试样高温低周疲劳试验数据和确定循环应力幅-应变幅关系参数模型常数,获得的应力幅-应变幅曲线与有限元分析预设的曲线相吻合,拟合优度均高于0.98,说明该模型对于预测材料循环应力幅-应变幅关系具有普适性和精确性;国产N06230合金管的循环应力幅-应变幅曲线及疲劳性能与进口合金管相近。

多维应力400℃低周疲劳寿命评价准则的探讨

通过对四种不同缺口形式的2.25Cr1Mo钢圆柱形试样400℃低周疲劳行为的研究,用当量应变范围准则评价了多维应力状态下的高温低周疲劳寿命。研究结果表明,用当量准则评价高温低周疲劳寿命可以替代部分试验,但仍需做进一步的分析探讨。

基于免疫算法的316L不锈钢高温低周疲劳寿命预测

以316L奥氏体不锈钢为研究对象,以带有保持时间修正的Manson-Coffin高温低周疲劳寿命预测模型N_f(△t)=f(ε_(pa),△t)为目标函数,应用免疫算法优化其参数并进行寿命计算;另对316L不锈钢进行了550℃和600℃的高温低周疲劳试验,并将计算值与试验值进行了对比。结果表明:采用免疫算法可较好地对该钢在550℃和600℃的高温低周疲劳寿命进行预测。

燃气轮机透平叶片低周疲劳寿命及可靠性分析

为保证燃气轮机安全可靠地运行,对透平叶片进行了分析,获得了叶片在额定工况下的应力及应变分布;采用深度全连接神经网络,搭建了高精度代理模型,评估了多源不确定性因素影响下的燃气轮机透平叶片低周疲劳寿命及可靠性。结果表明:叶片的最大应力为1024.91 MPa,位于叶片叶根平台吸力面侧中部;材料和加工随机因素下的透平叶片寿命均值为1.237×10^(4)周,工况随机因素下的透平叶片寿命均值为1.146×10^(4)周;叶片设计寿命取为8.0×10^(3)周时,透平叶片在材料和加工随机因素影响下的可靠度为0.9452,在工况随机因素下的可靠度为0.9368。研究结果表明了所提供方法在叶片可靠性分析中的有效性,为燃气轮机透平叶片设计优化、性能提升以及寿命管理提供了参考数据。

镍基合金K435高温低周疲劳寿命预测研究

概述高温低周疲劳寿命预测模型,对新型铸造镍基高温合金K435金在900℃下进行了低周疲劳试验,用各种预测公式对试验结果进行拟合,并对塑性应变能和幂指函数公式进行了改进,改进公式的拟合效果优于未改进的公式,尤其是改进的塑性应变能公式在文中所有的预测公式中精度最高。研究结果为燃气涡轮叶片的寿命预测提供了技术支持。

高温蒸汽管道在高温蠕变与低周疲劳交互作用下的损伤演化和寿命估算方法

基于近年来固体力学发展的前沿领域中较成熟的连续损伤力学的概念与理论,着重讨论火电厂中高温蒸汽管道,在高温和周期加载条件下运行时,将发生高温蠕变与低周疲劳交互作用下的材质劣化损伤行为。针对这种性状来研究蒸汽管道常用耐热钢在高温蠕变与低周疲劳交互作用时的损伤本构关系,提出用于管道结构分析的基本方程与变分方法,并从工程实用角度出发,根据火电厂中大多数高温结构元件的服役运行工况,利用"间置加载"型载荷谱的特点,提出两个基本假设,以突出蠕变与疲劳交互作用过程中的主要特征,并依据初始循环应力应变场,来对损伤过程中的循环应力应变场进行逼真描述,为更好地解决管道结构分析中的实际问题以及构件的寿命估算,从而提出更为严谨的理论和管道结构分析的变分方法。

N80Q钢的高温低周疲劳行为及寿命预测

在350℃下对N80Q钢在应变幅为0.5%、0.7%、1.0%、1.5%、2.0%下进行低周疲劳试验,分析了其低周疲劳行为。结果表明:塑性应变幅与疲劳寿命的关系和塑性应变幅与循环应力幅的关系在对数坐标系下均呈线性关系。用Manson-Coffin方程和Basquin方程的叠加能较好的预测350℃下N80Q钢应变与低周疲劳寿命的关系。N80Q钢低周疲劳主要断裂方式为韧脆交替的周期性解理断裂,疲劳裂纹源均在试样的表面处,低应变条件下更易形成多裂纹源萌生。随着总应变幅的增加,裂纹扩展区的二次裂纹长度增大。

单晶高温合金低循环疲劳寿命的三维应力应变模型

将正交各向异性材料屈服函数中的等效应力的概念进行了推广,给出了单晶材料在三维交变载荷作用下疲劳损伤等效应力幅和等效塑性应变幅的计算公式。用等效应力幅和等效塑性应变幅对单向应力作用下的低循环疲劳寿命模型进行修正,提出了一种单晶材料在三维交变载荷作用下的低循环疲劳寿命模型。用所提出的三维低循环疲劳寿命模型预测了单晶材料PWA1480的低循环疲劳寿命,同时与试验结果进行了比较。

考虑耦合损伤的高低周复合疲劳寿命预测模型

燃气轮机叶片等机械零部件在工作过程中常受到由低频离心力导致的低周疲劳和由高频振动引起的高周疲劳的共同作用,高低周复合疲劳损伤是其发生破坏的重要因素之一。高低周复合载荷条件下产生的损伤不再是简单的损伤叠加,还需要考虑高周载荷和低周载荷交互作用产生的耦合损伤。在Miner理论的基础上考虑高低周复合载荷引起的耦合损伤,建立高低周复合疲劳寿命预测模型。经过实验验证,对比所提出的模型与Miner模型、Trufyakov-Kovalchuk模型的预测效果,结果表明,提出的模型有较好的预测精度。