0Cr18Ni9钢腐蚀疲劳弯曲裂纹扩展行为研究

计算分析0Cr18Ni9钢的疲劳弯曲裂纹在NaCl水溶液腐蚀状态下与未腐蚀状态下的扩展速率与应力比R、加载频率f、应力强度因子的变化幅值、弯曲裂纹尖端张开位移变化幅值、弯曲裂纹尖端J积分变化幅值的关系.研究结果表明,随应力比R不断增大及加载频率f逐渐减小,0Cr18Ni9钢的疲劳弯曲裂纹在NaCl水溶液腐蚀状态下的扩展速率逐渐增大,其扩展速率增大的程度在裂纹扩展的第一阶段较明显,第二阶段有所减弱,第三阶段趋于平缓;在NaCl水溶液腐蚀状态下的疲劳断裂特性方面,线弹性疲劳弯曲裂纹与弹塑性疲劳弯曲裂纹与各影响因素的关系具有相似性.

多尺度聚丙烯纤维混凝土弯曲疲劳寿命试验及数值模拟

为研究多尺度聚丙烯纤维混凝土的弯曲疲劳性能,开展基准混凝土、聚丙烯粗纤维混凝土及多尺度聚丙烯纤维混凝土的静载试验及不同应力水平(0.75、0.80、0.85)下的弯曲疲劳试验,建立弯曲疲劳寿命方程,并结合ABAQUS与FE-SAFE软件建立纤维混凝土梁的三点弯曲疲劳有限元模型。结果表明:聚丙烯纤维的掺入,尤其是多尺度聚丙烯纤维混掺显著增强了混凝土基体的抗折、抗疲劳性能。双对数lgS-lgN疲劳方程能够较好地描述多尺度聚丙烯纤维混凝土的应力水平与疲劳寿命的相关性,使用lgS-lgN疲劳方程计算得到200万次循环荷载作用下多尺度聚丙烯纤维混凝土的疲劳强度最高,为3.91 MPa。三组试件疲劳寿命的数值模型预测值均介于实测疲劳寿命的最大值与最小值之间,并接近于疲劳寿命平均值,该模型为多尺度聚丙烯纤维混凝土的疲劳寿命预测提供了理论依据。

20CrMnTiH钢渗碳齿轮弯曲疲劳性能研究

利用扫描电镜、金相显微镜、疲劳试验机和硬度计等测试手段研究20CrMnTiH钢渗碳齿轮弯曲疲劳性能。研究表明:20CrMnTiH钢渗碳齿轮主要沿齿根部位断裂。随着载荷的增加,弯曲疲劳寿命降低,当载荷在50~100kN时,齿轮疲劳寿命增加数倍,建议生产应用在此范围载荷内能发挥该材料最佳性能。

激光选区熔化生物医用Ti-6Al-4V合金的弯曲疲劳行为

分析了SLM Ti-6Al-4V合金的弯曲疲劳行为及相应的微观组织和断口形貌,设置与SLM试样化学成分相同的轧制态Ti-6Al-4V合金进行对比研究.采用X射线衍射(XRD)、结合电子背散射衍射(EBSD)的扫描电子显微镜(SEM)对合金的微观组织进行分析.结果表明,三点弯曲疲劳裂纹起始于准解理断裂表面附近的应力集中,随后向内扩展.SLM成形Ti-6Al-4V合金的弯曲疲劳寿命高于轧制成形Ti-6Al-4V合金,SLM Ti-6Al-4V合金内部孔洞缺陷导致表面附近应力集中,促进疲劳裂纹形核;而SLM Ti-6Al-4V合金中随机取向的α+β晶粒、二次裂纹和孔洞延缓了裂纹扩展,提高了疲劳寿命.对于轧制态Ti-6Al-4V合金,由大量近似取向α晶粒组成的宏观区引起应力集中,形成微裂纹,导致疲劳裂纹形核,而且宏观区对裂纹扩展的阻碍作用较小,不利于材料的疲劳寿命.

两点弯曲下柔性玻璃变形和疲劳行为研究

基于两点弯曲法加载方式及原理,分析了柔性玻璃的弯曲变形及疲劳行为,推导了弯曲曲率半径、弯曲应力与板间距之间的定量关系,基于高周疲劳理论,建立了柔性玻璃的应力-寿命(S-N_f)模型。结果表明,两点弯曲作用下,柔性玻璃试样的厚度不会改变其弯曲挠曲线轨迹,通过调节板间距,可获得试验所需的试样弯曲曲率半径。忽略柔性玻璃厚度的影响,试样的弯曲曲率半径与板间距呈线性关系,弯曲最大拉应力与弯曲曲率半径成反比。选择的最小弯曲曲率半径R_(min)越大,试样疲劳寿命越高,最大弯曲曲率半径R_(max)值的增大并不会显著影响试样的弯曲疲劳次数。Basquin模型能够有效预测不同交变应力或不同弯曲曲率半径作用下柔性玻璃的弯曲疲劳寿命。

含Ni量、渗氮层深度及喷丸强化对42CrMo齿轮弯曲疲劳性能影响研究

针对不同含Ni量、渗氮层深度和喷丸强化组合的42CrMo齿轮开展弯曲疲劳试验,探究了不同工艺组合的齿轮弯曲疲劳极限提升效果,为齿轮抗疲劳制造提供工艺指导。基于随机森林算法分析了不同工艺组合齿轮的表面硬度、渗氮层深度、表面残余应力和含Ni量对弯曲疲劳极限的贡献度,采用多元回归建立了考虑表面硬度、渗氮层深度、表面残余应力和含Ni量的齿轮弯曲疲劳极限预测公式。预测值与试验值相比,最大误差可以控制在7.80%以内,为工程应用中快速、低成本评估齿轮弯曲疲劳极限提供了理论依据。

3D打印混凝土弯曲疲劳性能研究

为研究3D打印混凝土弯曲疲劳性能,通过216根3D打印试件弯曲疲劳试验,分析不同钢纤维体积率ρ_(f)和纤维长度l_f对构件弯拉强度和弯曲疲劳性能的影响规律,基于双参数Weibull分布理论推导不同失效概率下的疲劳寿命计算公式,提出不同失效概率下的疲劳方程lg S=lg a-b lg N,并进一步分析钢纤维ρ_(f)l_(f)/d_(f)对构件疲劳性能的影响规律。研究结果表明:3D打印混凝土构件疲劳破坏实际是钢纤维发挥阻裂作用的过程,在裂缝产生、扩展、收缩、再扩展、再收缩直至破坏的过程中,裂缝的宽度、长度和深度一直在发生变化,从宏观角度是材料强度和弹性模量不断下降的过程,而微观角度是材料内部组织结构不断劣化的过程。3D打印构件中掺入的钢纤维能够有效阻止横向裂缝的产生和扩展,显著提升混凝土构件的抗弯拉强度、阻裂能力和耐疲劳性能,使其破坏形式由突然脆性破坏过渡为具有韧性的塑性破坏。钢纤维ρ_(f)l_(f)/d_(f)是影响构件抗弯拉疲劳性能的重要因素,在相同的应力比S=0.65作用下,钢纤维ρ_(f)l_(f)/d_(f)由0增至0.60时,构件疲劳次数N提高了252%;相同的疲劳次数N=10^(6)作用下,钢纤维ρ_(f)l_(f)/d_(f)由0增至0.60时,应力比提高了9.15%。3D打印混凝土试件中,钢纤维体积率ρ_(f)比钢纤维长度l_f对疲劳性能的影响程度更明显。研究结果为进一步推动3D打印技术在道路、桥梁等基础设施领域的应用,促进交通行业智能化、工业化发展具有重要意义。

钢丝帘线/橡胶复合材料弯曲疲劳失效机理的研究

自主设计并搭建基于隧道磁阻传感器的无损检测系统,对钢丝帘线/橡胶复合材料试样(简称试样)弯曲疲劳失效机理进行研究。结果表明:无损检测方法可对疲劳试验后试样内部的损伤状态进行评估,无损检测系统可实现试样缺陷的在线检测;疲劳缺陷的产生是损伤累积,钢丝帘线单丝断裂主要发生试样疲劳寿命的最后阶段;试样内部钢丝疲劳断裂为穿晶解理断裂,裂纹扩展过程中存在一定程度的微观不连续性,包括多次角度偏折与裂纹分支;试样内部钢丝疲劳断口具有典型的低周疲劳特点,存在多个疲劳源与撕裂台阶,疲劳源间偶见撕裂棱,无明显贝纹样,疲劳源附近表面光滑,断口形成了较平滑的微撕裂形貌与粗糙的撕裂台阶形貌。

不同钢纤维掺量的大体积钢筋混凝土梁弯曲疲劳性能研究

为研究大体积钢筋钢纤维混凝土梁弯曲疲劳性能,对该梁的尺寸按比例缩小制备试件,在MTS Landmark型号的高频疲劳试验机上,对试件做静载试验与疲劳试验,试验过程动态采集数据。建立试件的弯曲疲劳方程可知,同一应力水平下钢纤维掺量越高,试件疲劳寿命越大;试件疲劳累积损伤随应力水平的增大而增加,随钢纤维掺量的增加而降低。研究结论是:掺入钢纤维有利于提升大体积钢筋钢纤维混凝土梁的弯曲疲劳性能。

多尺度玄武岩固废混凝土弯曲疲劳寿命试验

通过静载和弯曲疲劳试验对比单掺、复掺不同尺寸玄武岩纤维的混凝土性能差异。基于疲劳试验测试结果,建立弯曲疲劳寿命拟合曲线,并计算混凝土疲劳强度。研究结果表明,多尺度纤维可在混凝土基体内发挥桥联作用,增韧后混凝土平均疲劳寿命提高一个数量级,但相较于无纤维样品流动性下降。

无砟轨道混凝土弯曲疲劳性能提升方法及其机理

为提升高速铁路无砟轨道的疲劳寿命,以直接承受列车高频疲劳荷载的无砟轨道混凝土为研究对象,通过Weibull分布函数对弯曲疲劳寿命进行统计分析,采用图像分析、孔结构分析等手段,对提高强度、乳液改性及增韧三种改性方法分析混凝土弯曲疲劳性能的提升效果及其提升机理。结果表明,与基准C60相比,C80混凝土疲劳寿命提升12.7%~29.7%,其原因是混凝土孔隙率降低6.9%,疲劳破坏前能量吸收能力提高40.3%,但峰值应变降低了7%,耗散能量的占比下降到9%,表明混凝土脆性增加限制其疲劳性能提升效果;聚合物改性混凝土疲劳寿命提升21.0%~57.5%,疲劳破坏时断面裂纹未完全连通且宽度仅为0.7 mm,其原因是聚合物能够填充混凝土的孔隙、改善浆体韧性、增加浆体与骨料的黏结,使聚合物改性混凝土变形能力与吸能能力提升27.0%和74.2%;玻璃纤维混凝土疲劳寿命提升18.6%~41.1%,疲劳破坏形态证明玻璃纤维的桥接与应力分散作用是其疲劳性能提升的主要原因。

钢筋混凝土梁疲劳弯曲损伤指标的计算方法

目前,国内外主要使用试验的方式研究钢筋混凝土梁疲劳弯曲性能。基于混凝土割线模量损伤与其塑性应变的线性关系,采用混凝土的塑性应变构造了损伤变量,并以此为依据推导了能够用于钢筋混凝土梁的弯曲疲劳全过程分析的损伤指标计算公式。通过与试验结果的比较,证明了该计算方法的适用性和可靠性。

机器人谐波减速机柔性轴承用钢的超高旋转弯曲疲劳强度的研究

采用电弧炉生产工艺,控制废钢/铁水比为80%以上,开发出长寿命机器人谐波减速机柔性轴承用钢,从非金属夹杂物、奥氏体晶粒度、碳化物带状组织方面对比柔性轴承用和传统滚动轴承用钢的冶金质量,并利用旋转弯曲疲劳试验的方法测试柔性轴承用和传统滚动轴承用钢在107循环周次条件下的疲劳强度。机器人谐波减速机柔性轴承用钢的w[O]<0.0004%,w[Ti]<0.001%,A类硫化物类非金属夹杂物≤1.0级,B类和D类氧化物类非金属夹杂物≤0.5级,极值统计法预测最大球状夹杂物的尺寸<30μm,检验结果表明柔性轴承用钢具备超高纯净度。通过在冶炼过程增加Al和N的元素含量,柔性轴承用钢具有10级的奥氏体晶粒度,远高于传统滚动轴承用钢的8.5级晶粒度。通过延长高温扩散时间,7.1和7.2级别的碳化物带状组织占比要高于传统滚动轴承用钢,超高晶粒度和碳化物带状组织的带宽减小表明柔性轴承用钢具备超高组织均匀性。柔性轴承用钢在107循环周次条件下具有超高旋转弯曲疲劳强度为1016 MPa,疲劳寿命略高于传统滚动轴承用钢。

基于弯曲疲劳试验的发动机曲轴疲劳试验设计探讨

为了提高发动机曲轴部件工作的稳定性与可靠性,对某汽车发动机曲轴为试验对象,将其分成多个单拐试样,分别使用电磁谐振加载法与电液伺服加载法进行弯曲疲劳试验。试验结果表明,电液伺服加载法对弯矩的控制更为合理、精准;电磁谐振加载法可以有效缩短试验时间,减小试验成本;不同试验方法下获得的疲劳极限值并不相同,要结合曲轴试验目的选取适宜的试验方法;两种试验方式下曲轴失效形式均是连杆颈辊压槽处出现断裂。由此可以得出:两种加载方式得到的疲劳极限数值偏差幅度为4.4%;发动机曲轴部件中最为薄弱的部分在连杆颈辊压槽处。

再生粗骨料混凝土弯曲疲劳性能研究

为研究再生粗骨料混凝土的弯曲疲劳性能,通过弯曲疲劳试验和静态弯曲试验,将含有不同比例再生粗骨料的混凝土RAC-50、RAC-100与天然粗骨料混凝土RAC-0进行了比较。结果表明:RAC-0、RAC-50和RAC-100混凝土的最大抗折强度分别为5.10MPa、4.89MPa和4.53MPa;RAC-50混凝土的性能与RAC-0混凝土相当,而RAC-100混凝土混合料的疲劳性能明显下降。此外,得到了疲劳强度预测模型的材料系数,对于RAC-50和RAC-100混凝土,其疲劳强度分别为实际抗折强度的50%和56%。

纳米固废混凝土的弯曲疲劳性能方差分析

为促进固废材料的资源化利用,研究采用固废材料全替代水泥并掺加不同掺量的纳米SiO_(2)和纳米CaCO_(3)制备纳米固废混凝土,进行纳米固废混凝土的抗折强度试验和弯曲疲劳试验。试验结果表明,纳米材料可以增强固废混凝土的抗折强度并改善其弯曲疲劳性能,纳米SiO_(2)和纳米CaCO_(3)分别在掺量为2%和1%时对固废混凝土的抗折强度和疲劳性能的改善效果最显著。研究可为固废混凝土在道路、桥梁以及港口码头等交通基础设施中的推广应用提供理论依据。

铝合金车轮弯曲疲劳寿命的仿真分析与试验研究

该文运用有限元分析软件ABAQUS,对某铝合金车轮旋转弯曲疲劳寿命进行了仿真分析,得出易于产生疲劳裂纹的应力集中点及其最大应力值。其次,采用疲劳寿命名义应力法建立了铝合金车轮的S-N曲线,计算应力集中点的应力幅与平均应力,将等效应力幅取对数代入S-N曲线,预测所分析铝合金车轮的疲劳寿命。最后,进行了改进前后铝合金车轮的旋转弯曲疲劳台架试验,验证了仿真结果。分析表明,名义应力法可以较好预测铝合金车轮的疲劳寿命。

定、变载弯曲疲劳钢丝绳失效机理对比研究

为对比揭示定、变载弯曲疲劳钢丝绳断裂机理及磨损演化特性,运用自制钢丝绳弯曲疲劳试验机开展钢丝绳定载、变载弯曲疲劳试验,通过人工拆股统计法和VW-9000系列高速度数码显微系统对比研究钢丝绳断丝分布、断丝数、断口和磨痕形貌等断裂机理,对比分析钢丝绳未断钢丝和断丝的磨痕尺寸演化特性.结果表明:与钢丝绳定载弯曲疲劳相比,变载弯曲疲劳钢丝绳断丝出现较晚,芯股、螺旋股外层断丝数分别较多、较少,芯股外层钢丝断口挤压变形较大,芯股各层钢丝断口裂纹扩展区占比较低,芯股和螺旋股的各层钢丝磨痕尺寸总体较小,钢丝绳更易达到报废水平.

服从正态分布随机载荷作用下齿轮弯曲疲劳试验研究

根据齿轮传动过程中普遍承受的高斯分布载荷谱,编制了试验用随机变幅疲劳载荷谱,在MTS电液伺服疲劳试验机上利用成组试验方法完成了该随机载荷作用下全寿命齿轮弯曲疲劳试验,得到了特定变差系数高斯分布载荷谱下齿轮弯曲强度的R-S-N曲线。试验结果证明,随机变幅疲劳试验得出的轮齿疲劳寿命低于由疲劳载荷上限值取为载荷谱均值的恒载荷疲劳试验得出的疲劳寿命,因此,如果采用后者的试验结果去估算实际服役中的齿轮的弯曲疲劳寿命是非常危险的。对随机载荷下的齿轮设计的疲劳极限的理论值进行了预测,并与试验结果进行了比较。结果表明,理论分析结果与试验结果基本相符。

轿车铝合金车轮弯曲疲劳性能的有限元分析

利用三维建模软件ug和有限元分析软件Ansys建立某款轿车铝合金车轮的弯曲疲劳试验力学分析模型。结合铝合金的材料特性,通过Ansys的结构分析模块研究螺栓预紧力、旋转离心力和试验弯矩对车轮结构强度的影响以及车轮结构的应力应变分布规律,找出应力集中区域。通过与实际试验结果的比较,验证了有限元分析结果的准确性。