用现有疲劳试验数据确定疲劳裂纹扩展率

疲劳寿命的预报在船舶与海洋工程领域中相当重要 ,但其关键问题是要找到一种较科学的疲劳寿命预报方法。最近 ,本文第二作者提出了一种海洋结构物疲劳寿命预报的统一方法。该方法是基于疲劳裂纹扩展理论而发展起来的 ,在其九个参数模型的假设之下 ,能够较好地解释一些其它方法所不能解释的现象。采用该方法的主要障碍在于需要确定疲劳裂纹扩展率。作者通过对不同的疲劳裂纹扩展率的比较研究 ,并推广Mc Evily模型后 ,提出了一个具有较宽适用范围的九个参数疲劳裂纹扩展率模型 (从门槛域一直到不稳定断裂域 )。本文的主要目的是解决如何根据一些现有的疲劳试验数据来确定这九个模型参数的问题。文中给出了通过实验数据确定裂纹扩展率模型中各个参数的方法 ,并进行了模型参数的灵敏度分析。通过对文献中一些试验数据的收集 。

疲劳裂纹扩展率的工程计算方法

以弹塑性断裂理论为基础,提出了基于J积分的疲劳裂纹扩展率工程计算方法,并推导出了D-M模型下的疲劳寿命工程计算公式.

改进的统一疲劳裂纹扩展速率预报模型对合金在常幅载荷下普遍适用性的研究(英文)

精确预报金属结构的疲劳对确保结构安全及指导结构设计与维修具有重要的意义。作者们基于McEvily模型提出了一个改进的统一疲劳裂纹扩展速率模型,其将疲劳裂纹扩展的三个扩展区域统一起来,并能解释更多的疲劳试验现象。文中对该模型进行了详细阐述,同时对模型参数的工程预报方法进行了讨论。为了进一步检验本模型的可靠性,还对不同载荷比下各种材料疲劳裂纹扩展率的预报结果与实验结果进行了对比,对比结果证明了该模型的准确性及其在常幅载荷下对不同材料的普遍适用性。

基于改进的统一疲劳裂纹扩展速率模型的表面裂纹扩展规律预报(英文)

很多学者对表面裂纹形状变化规律进行了研究,但是理论上仍存在较大缺陷,因此现有方法预报结果的准确性有待考察。文章作者们提出了一个改进的统一疲劳裂纹扩展速率模型,本模型合理考虑了材料的非线性效应和裂纹前缘的三维约束效应及三维约束大小在前缘各点的分布函数。通过引入等效厚度的概念及法线方向扩展的假定较好地考虑了裂纹前缘各点对扩展之后形状比变化规律的影响,预报得到的裂纹前缘形状能够观察到明显的边界点扩展滞后现象,同时本模型预报结果与试验结果及传统模型预报结果进行了比较,证明本模型提高了表面裂纹扩展规律预报的精度。

基于改进裂纹扩展率模型的破损加筋板疲劳寿命预报方法(英文)

文章作者基于部分裂纹闭合的概念提出了一个改进的裂纹扩展率模型,对其参数的确定方法进行了研究,并将模型预报结果与多种合金的试验结果进行了比较验证。基于该模型建立典型构件的设计和评估流程是将该模型成功应用于船舶结构疲劳寿命预报的重要内容之一。加筋板是船舶结构最重要的单元,文中基于改进模型,对含穿透裂纹和表面裂纹的破损加筋板的疲劳寿命预报方法进行了分析,并与试验结果进行了比较,证明了该模型的有效性。

一种改进的疲劳裂纹扩展表达式

疲劳裂纹扩展率表达式是采用疲劳裂纹扩展理论预报疲劳寿命的核心。迄今为止,已有上百种不同的疲劳裂纹扩展率公式被提出。近年来,作者们致力于对新近提出的裂纹扩展率公式进行比较研究。通过初步研究发现,McEvily公式能解释比较多的异常疲劳现象,因此,它有比较强的预报能力,值得作深入研究。本文针对它采用固定斜率不能与很多实验结果有很好拟合的缺点,提出采用变斜率的改进形式。通过采用不同材料(钛合金D16Cz、铝合金D16Cz、ARMCO-iron)、不同应力条件(R≥0、R<0、R=-∞)下的疲劳裂纹扩展数据进行分析验证,发现不管是疲劳短裂纹扩展还是疲劳长裂纹扩展,改进后的McEvily关系均具有良好的疲劳性能预测能力。

疲劳裂纹扩展模型中表征裂纹闭合水平参数的确定

借助7075-T 6铝合金、6013铝合金以及0.45w t%碳钢的疲劳试验数据,结合上述材料的力学性能参数,通过非线性最小平方拟合方法,研究了表征裂纹闭合水平参数k对疲劳裂纹扩展率的影响。研究结果表明,对于宏观裂纹范围内的疲劳裂纹扩展,参数k只要大于某个值就对疲劳裂纹扩展率无影响;而对于小裂纹阶段的疲劳裂纹扩展,参数k对疲劳裂纹扩展率的影响较明显,因此参数k的大小主要取决于小裂纹扩展数据。依据0.45w t%碳钢疲劳试验数据,相应参数k的建议值为6 000m-1。

高强马氏体不锈钢疲劳性能及裂纹扩展的研究

通过疲劳试验研究1Cr12Ni2W1Mo1V马氏体不锈钢的疲劳性能和裂纹扩展,并对断口形貌进行扫描分析。结果表明:1Cr12Ni2W1Mo1V钢疲劳强度为518 MPa,疲劳裂纹门槛值ΔKth为3.619 8 MPa·m1/2,符合奥金格公式;断口处分布大量的韧窝和撕裂棱,表现为脆性断裂特征,但是在瞬断区可见撕裂棱,表现为韧性断裂特征。

二维疲劳裂纹扩展的有限元方法模拟研究

疲劳裂纹扩展率曲线是比S-N曲线更基本的描述金属疲劳特性的曲线。由于实验条件和经费等因素的限制,疲劳裂纹扩展的数据很难获得,因此寻找一种结合有限元方法进行疲劳实验数据模拟,然后使用计算机数学工具进行相关计算分析的方法显得比较现实和具有探索性。本文对现有的一些疲劳分析有限元软件进行了对比,最终选择在国内疲劳研究领域尚未被熟知的FRANCE 2D/L软件作为工具,获得二维疲劳裂纹扩展的相关数据。

含裂纹结构剩余疲劳寿命循环J积分工程评估方法

以弹塑性断裂理论为基础,利用EPR I工程方法计算ΔJ,拟合出16Mn钢的疲劳裂纹扩展率公式,并推导出含裂纹结构剩余疲劳寿命评估的循环J积分工程计算公式,为含裂纹结构在塑性应变条件下剩余疲劳寿命评估提供一种计算方法。

钛合金载人球壳的疲劳寿命可靠性分析

本文通过引入一种改进的裂纹扩展率表达式,首先给出了深海钛合金载人球壳的疲劳可靠性模型,在对模型中各随机变量的统计特征进行分析的基础上,采用ISPUD软件中的重要样本法,计算了载人球壳的疲劳可靠性指标,证明载人球壳的疲劳强度是符合设计要求的。然后,通过对各参数的灵敏度进行分析发现,随机变量m、A、Deepth、are对最终疲劳可靠性有显著影响,必须在设计加工阶段给予足够重视,而随机变量m与A、are与a的相关系数对最终疲劳可靠性影响不大,在实际计算中可以忽略。

混凝土疲劳寿命的尺寸效应

以弹塑性断裂理论为基础，提出了基于J积分的疲劳裂纹扩展率工程计算方法，并推导出了D-M模型下的疲劳寿命工程计算公式，此公式涉及到尺寸对于寿命的影响，并得出了混凝土疲劳寿命的尺寸效应。

腐蚀环境下疲劳裂纹扩展试验

腐蚀严重危害飞机结构的安全。为了研究腐蚀对裂纹扩展的影响，完成了3种加载频率下的腐蚀疲劳裂纹扩展试验，并与实验室空气环境下的试验结果进行了比较。研究了加载频率对腐蚀疲劳裂纹扩展率的影响。结果表明，腐蚀减少了结构的裂纹扩展寿命，但频率对结构的裂纹扩展速率没有明显的影响。