4130X钢非对称非比例载荷下双轴低周疲劳行为

为研究4130X钢在双轴疲劳载荷下的应力应变状态以及疲劳损伤行为,对4130X钢开展了双轴非对称比例与非比例循环载荷作用下的疲劳试验研究。从双轴循环应变幅、双轴棘轮应变、断口形貌和疲劳寿命等方面,系统分析了不同双轴加载条件下4130X钢的低周疲劳与棘轮行为。结果表明,随着双轴载荷比的减小或相位差的增大,双轴均表现出显著的循环软化现象,并且棘轮应变显著增加,双轴棘轮效应更加明显,导致其疲劳寿命减小。与其他加载情况相比,等双轴载荷比下相位差对疲劳寿命和等效应变的影响更加显著,在双轴相位差ΔФ由0°变为90°时,疲劳寿命下降90%。断口特征表明,随着双轴非比例程度的增大,韧窝由等轴韧窝逐渐转变为剪切韧窝,数量显著增加。

非比例载荷下多轴低周疲劳研究最新进展

近年来对多轴低周疲劳的研究已引起广泛重视，其疲劳损伤积累、裂纹萌生、寿命预测方法等都与单轴情形有很大的不同．本文对近年来多轴低周疲劳的研究现状进行了评述，讨论了各种多轴疲劳寿命估算方法。

非比例载荷下多轴疲劳微观机理的研究进展

综述了近年来国内外在非比例载荷下多轴疲劳微观机理研究的进展和现状,着重从材料微结构变化方面讨论了附加强化理论及其影响因素,并提出了今后在非比例载荷下多轴疲劳微观机理研究工作方面的设想.

多轴非比例载荷下镁合金AZ21的疲劳性能研究

镁合金作为结构件承受多轴复杂载荷,其失效形式多为多轴疲劳失效.本文在空气环境中对镁合金AZ21分别进行了单轴、纯扭以及多轴循环力学性能研究,揭示了不同加载路径下材料的变形主导机制.疲劳试验结果表明,在相同等效应力幅下,非比例加载路径下镁合金AZ21的寿命较单轴、纯扭路径显著降低.采用Basquin公式预测镁合金AZ21在复杂载荷下的疲劳寿命.通过将路径非比例度的概念引入到Basquin公式中,可合理预测相同加载幅值下圆形路径和菱形路径作用时镁合金AZ21的疲劳寿命.

铸造铝合金在多轴非比例载荷下的低周疲劳行为研究

主要研究了356铸造铝合金在多轴非比例载荷下的低周疲劳性能。结果表明,合金在循环变形过程中表现为循环硬化特征,循环硬化的程度表现出对非比例加载路径的依赖性;在相同等效应变幅值下,合金的非比例加载低周疲劳寿命小于比例加载,且非比例加载低周疲劳寿命也表现出对非比例加载路径的依赖性;在多轴疲劳寿命预测模型中考虑非比例加载路径对疲劳寿命的影响可以大大提高寿命模型预测的精确度。

多轴非比例载荷下低周疲劳寿命估算方法

综述近年来国内外非比例载荷下多轴低周疲劳研究的进展和现状。主要评述各种多轴疲劳寿命估算方法 ,其中临界面应变能密度法是较为有效的方法。

一种多轴非比例载荷低周疲劳寿命预测方法

利用Itoh等人提出的非比例参数 ,提出一种非比例载荷下多轴低周疲劳寿命预测方法 ,提出几种不同非比例参数 。

多轴非比例加载下考虑附加损伤的疲劳寿命预测

与比例载荷加载相比,在非比例载荷加载时由于附加损伤的产生,机械构件会出现明显的寿命缩短。本文通过分析非比例载荷作用下影响疲劳寿命的因素,提出一个新的非比例损伤因子,以最大剪切面为临界面,建立新的基于等效应变的疲劳寿命预测模型。新的多轴疲劳寿命预测模型不仅考虑法向应力对材料裂纹萌生与裂纹扩展的影响,而且通过引入材料附加强化系数与载荷路径的非比例度反映非比例载荷加载对多轴疲劳寿命的影响。采用5种材料在多轴载荷下的实验数据来验证本文模型的准确性,同时与两种经典模型进行对比,验证与对比分析说明,本文所提模型预测精度较好。

船体裂纹板双轴非比例低周疲劳载荷下累积塑性行为研究

在恶劣海况中伴随着多轴高应力、低循环交变载荷作用下,船体结构不仅会出现多轴低周疲劳破坏,而且还存在着明显的累积塑性破坏。本文通过实验研究在双轴非比例低周疲劳载荷作用下,材质为Q235钢的船体斜裂纹板累积塑性损伤行为,提出双轴非比例低周疲劳载荷下基于累积塑性的裂纹板双轴非比例低周疲劳寿命预测模型。通过分析不同双轴非比例低周疲劳载荷下裂纹板的应力应变迟滞回线,重点探究不同双轴比、应力比和相位差等对低周期疲劳累积塑性变形的影响。研究结果可为准确评估在双轴非比例低周疲劳作用下船体结构断裂破坏行为提供重要依据。

多轴非比例载荷谱条件下高强度螺栓疲劳强度分析

以风机主齿轮箱的箱体连接螺栓疲劳强度分析为研究背景,提出一种在多轴非比例载荷谱作用下高强度螺栓连接疲劳强度的分析方法。该方法基于多轴疲劳理论,将外部多轴非比例的风力载荷谱通过连接箱体模型有限元应力计算及雨流计数处理,转化为螺栓各对应载荷方向上的应力雨流谱,然后在螺栓各计算点处进行各载荷方向上的应力合成,按照德国VDI2230标准的计算方法,结合螺栓材料的应力寿命(S-N)曲线,计算得到螺栓各计算点的疲劳损伤率,最后依据线性损伤累计理论,得出连接螺栓的疲劳安全系数。依据本文中的分析方法编制螺栓疲劳强度计算程序,再以某一型号风机齿轮箱的扭力臂与齿圈连接螺栓为例,计算得到该螺栓在风机20年工作寿命内的疲劳安全系数为1. 819。提出的方法为今后计算复杂载荷工况下的螺栓疲劳强度提供了一个新方向。

非比例载荷下304不锈钢低周疲劳寿命预测

在拉扭疲劳试验机上完成了一系列非比例加载下对 30 4不锈钢的低周疲劳试验 ,对目前常用的几种多轴疲劳寿命预测模型进行了分析比较。结果表明 ,以单轴疲劳寿命分析方法为基础的等效应变法 ,不能预测多轴非比例加载下的低周疲劳寿命 ,以临界面法为基础的Socie剪切模型对非比例加载下 30

多轴非比例加载高周疲劳研究进展

综述了近年来国内外在非比例载荷下多轴高周疲劳研究的进展和现状,其中主要评述了各种多轴疲劳寿命估算方法及微观机理的研究,并提出了今后在非比例载荷下多轴高周疲劳研究工作的设想.

非比例加载下GH4169高温多轴疲劳行为研究

利用薄壁管拉扭疲劳试样,在高温控制应变循环加载下研究高温合金GH4169的多轴疲劳行为。高温多轴疲劳试验采用比例与非比例加载路径。在试验过程中,利用数据采集系统全程记录拉与扭的应力响应值以研究比例与非比例拉扭加载下的循环特性。研究结果表明,高温拉扭非比例加载下,疲劳寿命有明显降低;拉与扭应力响应多为循环软化,无明显的循环稳定现象。在低频加载下,由于高温蠕变效应加大,使循环软化速度加快,表现为曲线下降明显。在整个疲劳过程中,扭转应力响应分量均显示循环软化现象,而拉压应力响应分量的硬化与软化特性取决于应变加载参数。

非比例载荷下缺口件疲劳寿命有限元分析

针对Mod.9Cr-1Mo铁素体钢V型缺口件进行一系列非比例低周疲劳试验.试验结果表明,除圆路径外,各路径下裂纹萌生寿命占总寿命的60％～77％,与先前文献相比较,其分散性较小.采用ANSYS软件进行模拟计算,材料弹塑性特性采用Von Mises屈服准则、多线性随动硬化律和单轴循环应力应变曲线来描述.使用柱坐标系,通过固定试件一端,另一端加轴向和周向位移来实现拉扭应变控制.有限元模拟结果表明,各路径下缺口根部均产生了明显的应力集中,第一主应变、等效应变的最大值均发生在缺口根部.基于模拟得到的缺口根部的应力应变结果,采用Smith-Watson-Topper（SWT）方法进行疲劳寿命预测,除针对单轴路径预测结果偏低外,大部分预测结果位于2倍分散带内.

新的多轴循环加载应变路径非比例度的定义

基于对 3 16L不锈钢多轴非比例循环加载低周疲劳微结构的研究结果 ,测量了位错自由运动间距 ,分析了位错自由运动间距的分布规律 ,给出了位错自由运动间距统计平均值与宏观等效饱和应力幅值之间的关系 ,以位错自由运动间距统计平均值给出了应变路径非比例度的定义 .在单轴循环应力 -应变关系式中引入新的非比例度的定义可以较好地描述多轴非比例循环应力

镍基单晶合金多轴非比例加载低周疲劳研究

基于正交设计,分别在680℃和850℃下进行DD3镍基单晶合金薄壁圆管试样([001]取向)拉/扭非比例加载低周疲劳试验,研究等效应变范围、应变路径角、拉/扭载荷相位角、循环特性和温度诸因素对镍基单晶合金多轴低周疲劳寿命的影响作用.疲劳试验数据的极差分析表明,应变路径角、拉/扭载荷相位角和等效应变范围是影响疲劳寿命的主要因素.将菱形应变加载路径区分为比例加载段和非比例加载段,提出了表征非比例加载效应的等效应变参量,并通过引入单晶应变三轴性因子反映拉/扭应变路径角对多轴疲劳寿命的影响.用考虑非比例加载效应的等效应变范围和单晶应变三轴性因子构造循环塑性应变能损伤参量,进行多元线性回归分析,疲劳寿命回归模型与试验寿命具有很好的相关性,所有试验数据都落在2.0倍的偏差分布带之内.

304不锈钢高温多轴非比例循环棘轮行为的粘塑性本构描述

对304不锈钢600℃下的非比例循环棘轮行为进行了系统的实验研究,在统一粘塑性循环本构模型的框架下对其进行本构描述.模型中,通过随动硬化背应力演化和各向同性变形阻力演化,对304不锈钢在非对称应力循环下的循环附加硬化和循环流动特性进行模拟.在等温条件下,在各向同性变形阻力演化方程中引入温度项来考虑温度效应.在随动硬化背应力演化方程中引入动态恢复项的衰减系数,反映材料在特定温度范围(500～600℃)下特殊的背应力动态恢复特征.定义了一个新的非比例因子,讨论了非比例加载路径对棘轮行为的影响.引入最大应变幅值衰减记忆函数 (q)和最大各向同性变形阻力衰减记忆系数ω反映加载历史对循环棘轮行为的影响.将模型应用于304不锈钢高温多轴循环棘轮行为及其对加载历史依赖性的描述中,预言结果与实验结果吻合较好.

考虑非比例附加损伤的多轴低周疲劳寿命模型

基于临界面法,提出了一种能够反映非比例疲劳寿命锐减现象的多轴低周疲劳寿命模型.与传统临界面模型只考虑附加强化效果不同,新的模型在疲劳损伤参量中引入新定义的非比例附加损伤系数,能综合考虑非比例加载条件下附加强化和载荷路径两种因素对疲劳寿命减少的影响,并且分别以最大切应变和最大损伤平面作为临界面来构建疲劳损伤参量,反映了临界面的选取对模型预测结果的重要影响.从已发表文献中选用8种材料的多轴疲劳试验结果进行验证,新模型能同时适用于比例和非比例加载,并且具有很好的寿命预测精度和材料适用性.

304不锈钢高温非比例多轴应变循环变形行为研究

为了对材料的高温应变循环变形行为进行精确的本构描述,在350℃和700℃下,对304不锈钢在不同加载路径下的单轴和非比例多轴应变循环变形行为进行了实验研究。讨论了材料在不同加载路径及不同工况下的循环硬化特性。研究表明：304不锈钢的高温非比例多轴应变循环变形行为具有明显的温度依赖性和路径依赖性。研究结果为后续循环本构模型的建立提供了实验基础。

基于灰色理论镍基单晶合金多轴非比例加载低周疲劳研究

基于灰色理论研究DD3镍基单晶合金高温多轴非比例加载低周疲劳特性,对等效应变范围、温度、应变路径角、拉/扭载荷相位角和轴向应变比等影响疲劳寿命的因素进行灰色关联度分析,并引入损伤参量Q表征非对称循环特性和拉/扭多轴效应,以参量Q、等效应变范围Δεe和Mises等效应力范围Δσe构造疲劳损伤参量,建立低周疲劳寿命GM(1,N)预测模型。结果表明,各影响因素与多轴低周疲劳寿命的关联度等级依次为等效应变范围、温度和应变路径角为一级,拉/扭载荷相位角为二级,轴向应变比为三级;680℃和850℃温度下的GM(1,N)疲劳寿命模型的预测寿命与试验寿命的绝对关联度分别为0.97、0.86,平均相对误差分别为4.9%、6.0%;两种温度的试验数据几乎分别落在1.93、2.13倍偏差分布带内。