LY12CZ铝合金的疲劳门槛值及宽范围裂纹扩展速率的研究

用降载、升载和恒幅试验程序测定了LY12CZ铝合金板材在三种应力比 (R =0 . 5,0和 - 1)下的疲劳门槛值及宽范围的裂纹扩展速率。研究结果表明 ,三种应力比的da/dN ΔK曲线上所出现的相同转变点与微观扩展机制、裂纹表面的形貌和材料本身特性有关 ;裂纹闭合效应是引起应力比相关性的重要机制 ;用裂纹闭合模型计算的裂纹张开应力相当好地关联了在宽范围速率 (da/dN =10 8～ 10 2 mm/cycle)内的三种应力比的da/dN与有效应力强度因子范围ΔKeff的关系。

35CrMo钢复合型裂纹的疲劳门槛值

研究了35CrMo钢试样在860℃淬火+不同温度回火态的复合型裂纹疲劳门槛值。采用对称四点弯曲测定Ⅰ型、反对称四点弯曲测定Ⅰ+Ⅱ型、斜裂纹对称四点弯曲测定Ⅰ+Ⅲ型裂纹的疲劳门槛值。试验结果表明:35CrMo钢各种回火组织的Ⅰ+Ⅱ和Ⅰ+Ⅲ型疲劳门槛值均低于相应的Ⅰ型疲劳门槛值。Ⅰ型尖裂纹的疲劳门槛值比钝裂纹的低。但Ⅰ+Ⅲ复合型尖裂纹的疲劳门槛值比钝裂纹的高。35CrMo钢疲劳门槛值随回火温度升高出现峰值。Ⅰ型和Ⅰ+Ⅲ型在400℃回火态最高,Ⅰ+Ⅱ型在550℃回火态最高。疲劳门槛值既受强度制约也与塑性有关,对应强度升高的速率与塑性变形两个因素配合适宜时出现峰值。

基于安定理论的微小裂纹疲劳门槛值的分析

通过弹塑性有限元法 ,利用 Melan的安定理论 ,分析了单缺口试件 ,在含有与试件材料晶粒尺寸相当的微小裂纹下的疲劳门槛值。通过对航空齿轮材料试件进行算例分析 ,其结果与相应实验结论比较吻合 ,并且表明 :利用静力安定法所研究微小裂纹疲劳门槛值 ,预测航空齿轮的寿命是较安全的。

25Cr2Ni2MoV钢的固有疲劳门槛值

开展了两种不同热处理(550℃×20 h,580℃×20 h)的25Cr2Ni2MoV钢在应力比R为0.1、0.3、0.5和0.7时的疲劳裂纹扩展实验,分析了疲劳门槛值ΔKth的变化规律及其微观机理。研究结果表明,ΔKth随R增大而减小,在较低R下热处理对ΔKth有不同程度的影响,在较高R下热处理影响不大。断口观察表明,低R下试样存在大量面型断裂形貌,随R增大面型断裂形貌逐渐减少,面型断裂百分比随ΔK变化呈现抛物线分布规律。R与微观组织是影响ΔKth的重要因素,在较高R下裂纹闭合减弱,ΔKth代表着材料的抗疲劳能力,可以认为是材料的固有属性,并建立了估算公式。

20CrMo钢中的Cottrell气团及其对初始屈服抗力和疲劳门槛值的影响

２０ＣｒＭｏ钢淬火后，在６００，４５０和２００℃回火，可以得到有上、下屈服点，没有上屈服点只有屈服平台及没有物理屈服现象等３种屈服曲线．本文通过对此３种材料施以不同预变形，研究了Ｃｏｔｔｒｅｌｌ气团对初始屈服抗力σ_０和疲劳门槛值△Ｋ_（ｔｈ）的影响．研究发现：在低温回火状态下，没有物理屈服现象，仍然存在Ｃｏｔｔｒｅｌｌ气团，但间隙原子在位错上的钉扎作用比中、高温回火的要弱．在间隙原子脱钉及Ｃｏｔｔｒｅｌｌ气团消失的同时，σ_０和△Ｋ_（ｔｈ）都大幅度下降．实验结果表明，△Ｋ_（ｔｈ）和σ_０之间存在着良好的线性关系．

40CrNiM_0钢的疲劳门槛值与热处理工艺

本文对40CrNiM_0.钢材在不同热处理工艺下的疲劳门槛值上△K_th进行试验研究,得出了采用870℃油淬,650℃回火工艺,其门槛值最高的结论.

恒静载降K法测定焊缝疲劳裂纹扩展门槛值研究

焊接残余拉应力会显著降低焊接接头疲劳性能,因此,焊接结构疲劳寿命评估参数的测定应对焊接残余应力予以充分考虑.为测得考虑焊接残余应力影响条件下的疲劳裂纹扩展门槛值,本文提出通过设定恒定平均外载以等效残余应力作用,进而逐级降低裂尖应力强度因子范围(ΔK)测得焊缝疲劳裂纹扩展门槛值的方法,即恒静载降K法.通过与ASTM E647-15等标准推荐测试方法所得结果对比,探究了恒静载降K法测量值适用性;通过扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)等手段观察,对比分析了不同测量方法近门槛值载荷下的裂尖材料疲劳断口和变形行为.结果表明:采用恒静载降K法测量焊缝疲劳裂纹扩展门槛值最低,采用恒最大应力强度因子(K_(max))降载法的测量值次之,采用恒应力比(R)降载法的测量值最高.对比不同裂纹尖端K_(max)设定对门槛值测量的影响,发现随着K_(max)增大,门槛值测量值先快速下降,随后趋于平稳;采用恒静载降K法测定过程中K_(max)呈逐渐上升趋势,相应的门槛值测量值最低.疲劳断口显示,随着外加平均载荷增大,在近门槛值阶段断口形貌由疲劳辉纹转变为微区解理断裂;基于EBSD表征计算的裂尖材料几何必需位错密度表明,随着近门槛值外载的平均载荷增大,裂纹尖端位错密度增加.

疲劳近门槛值区裂纹扩展模式变化的试验研究

利用扫描电镜观察疲劳门槛值区试样的裂纹表面形貌,研究了疲劳门槛值区裂纹扩展模式的分布,分析了裂纹扩展模式的变化对疲劳裂纹扩展速率da/dN的影响。结果表明,断口形貌存在面型断裂(沿晶或穿晶)(Faceted Fracture,FF),面型断裂分数(Percentage of Faceted Fracture,PFF)最大值出现在循环塑性区尺寸接近原始奥氏体晶粒直径时。通过比较循环塑性区尺寸与晶粒尺寸,随着应力强度因子幅值ΔK的降低,裂纹先以辉纹型模式扩展,在PFF达到最大值后,裂纹以晶体学模式扩展。辉纹型模式扩展时,PFF的变化对da/dN影响不大;晶体学模式扩展时,由于FF诱发裂纹闭合,从而降低da/dN。

疲劳门槛值统一理论模型的比较及验证

针对应力比对疲劳裂纹扩展及门槛值的影响,依据裂纹闭合与裂纹扩展驱动力机制的统一思想,阐述了Zhu-Xuan模型与Kwofie-Zhu模型的建立过程,并基于25Cr2Ni2MoV转子钢焊接接头的疲劳裂纹扩展试验数据对模型进行验证。结果表明,两种模型在近门槛值区和Paris区均有良好的预测效果,其中Zhu-Xuan模型形式简单,对CrMoV钢具有普适性,预测门槛值的误差在10%以内,而Kwofie-Zhu模型预测结果更准确,但应用过程涉及参数求解,过程较复杂。研究认为,裂纹闭合与扩展驱动力机制的统一模型描述疲劳裂纹扩展行为的应力比相关性是合理可行的,且具有较好精度。

复合材料层合板疲劳寿命形状参数与门槛值分析方法

复合材料性能具有较大的分散性,在表征复合材料疲劳寿命时,必须考虑分散性的影响。以M21C复合材料开孔层合板为研究对象,采用Sendeckyj等效静强度模型和随机变量函数的概率分布方法推导了复合材料层合板疲劳寿命形状参数和剩余强度形状参数的关系,通过试验和统计的方法获得了M21C复合材料开孔层合板的疲劳寿命形状参数和疲劳门槛值,对载荷放大系数以及低载截除水平的确定提供了数据支持。

30Cr2Ni4MoV钢的疲劳裂纹门槛值与闭合力

选用３０Ｃｒ２Ｎｉ４ＭｏＶ汽轮机低压转子钢，进行了一种测疲劳裂纹闭合力的方法－应变片法，及恒定最大应力强度因子Ｋｍａｘ＾ｃ法测定疲劳裂纹的门槛植。试验得恒应力比Ｒ＝０．１时疲劳裂纹门槛值ΔＫｔｈ，通过闭合力测得门槛值附近的张开应力强度因子幅ΔＫｏｐｔｈ，从而得到门槛值的有效应力强度因子幅ΔＫｅｆｆｔｈ。用恒定最大应力强度因子Ｋｍａｘ＾ｃ法测得高应力比下的门槛应力强度因子幅ΔＫｔｈ＾ｃ。

疲劳裂纹扩展门槛值测试技术

针对裂纹扩展门槛值测量技术中存在的不足,应用数字化测量技术采集试样测点位移与试验载荷,采用柔度法计算裂纹长度,由测点位移波形的峰值记录循环次数,多线程软件设计实现试验控制和数据采集、监视与处理一体化,从而保证测试结果的准确性.根据不同载荷比下40CrNiMo钢疲劳裂纹扩展门槛值成组试验的结果,验证了上述测试技术的可靠性与可行性.

小缺口疲劳启裂门槛值的平面应力与平面应变效应

文章报告了两组 Q2 3 5钢小缺口试件在平面应力与平面应变条件下的疲劳启裂门槛值的测定结果。实验表明 :不论平面应力还是平面应变状况 ,当ρ→ 0时 ,Δσ∞th均有截止性。但对平面应力状况 ,Δσ∞th截止后持平 ,而对平面应变状况 ,Δσ∞th截止后反有小幅上升。该文从缺口顶端应力场和循环塑性区的展开出发对试件结果作了分析和讨论。

利用原位观察技术测定TC4钛合金的疲劳裂纹扩展门槛值

针对目前金属材料疲劳裂纹扩展门槛值测定中存在的测定周期长、试样尺寸较大以及单位周次裂纹扩展长度测量误差较大等问题,采用扫描电镜原位观察技术测定了TC4钛合金的疲劳裂纹扩展门槛值,即通过扫描电镜对裂纹扩展长度的实时精确测定实现快速获得材料的疲劳裂纹扩展门槛值。结果表明:利用该方法测得的TC4钛合金的疲劳裂纹扩展门槛值与已报道的数据基本一致,并且具有快速简便等优点,表明该方法可以用来测定金属材料的疲劳裂纹扩展门槛值。

循环塑性与疲劳裂纹扩展门槛值(英文)

基于材料的循环塑性预测了疲劳裂纹扩展的门槛值．所提出的模型强调材料的循环塑性对疲劳裂纹扩展的影响．结合无位错区理论和内聚区理论计算循环载荷下裂纹吸附区的J积分值,并以J积分作为断裂参数建立裂纹扩展的标准．由此计算的疲劳裂纹扩展速率符合通常的模式,预测的门槛值与实验拟合较好．当前模型的主要特点是近门槛疲劳主要由材料的循环变形行为确定,进而由标准循环加载的实验确定,这对于工程实际有重要意义．

高温合金的高温疲劳裂纹扩展门槛值试验

疲劳裂纹扩展门槛值反映材料抗裂纹扩展的能力,是重要的材料性能指标。室温疲劳试验已经成为标准试验方法,但是该方法能否拓展到高温下,并应用于高温合金,尚无试验数据。根据目前的测试技术,试验温度在600℃以下可以使用目测法进行裂纹扩展试验,而在600℃以上,由于试样表面氧化,目测无法观察,所以使用自动测量方法——直流电位法。但由于裂纹扩展门槛值试验时间很长(上百小时),试验难度非常大。该文介绍了粉末高温合金、变形高温合金以及定向凝固高温合金3种高温合金最高到850℃的疲劳裂纹扩展门槛值试验,使用目测法和直流电位法两种方法进行裂纹长度测量。结果表明:直流电位法可以用于高温疲劳裂纹扩展门槛值试验,但试验数据还存在一定的分散性,尚需进一步研究提高裂纹长度测量精度。

基于断口的7A09铝合金疲劳裂纹门槛值估算

金属材料疲劳裂纹门槛值是金属材料疲劳寿命模型中的一个重要参量,现有的测量方法存在测量时间长、成本高的问题。针对该问题,提出了利用高倍率的扫描电子显微镜通过对疲劳断口进行量化检测获得裂纹扩展门槛值的方法。结果表明,利用该方法获得门槛值与采用升降法获得的门槛值数值差距较小,且测量方法简单。

一种X80管线钢焊接接头疲劳裂纹扩展门槛值的研究

采用疲劳试验、显微分析方法和力学性能分析等手段,对焊接热输入为20 kJ/cm的一种X80管线钢焊接接头在不同应力比条件下的疲劳裂纹门槛值进行了研究。研究结果表明,随着应力比的增加,疲劳裂纹扩展速率da/dN增大,疲劳裂纹扩展门槛值呈逐渐降低的趋势。在热输入为20 kJ/cm时,焊缝的组织以针状铁素体为主,含少量多边形铁素体,有很好的韧性。

残余应力对09CuPCrNi钢焊接接头近门槛值域内疲劳裂纹扩展行为的影响

本文采用应力松驰法测定了紧凑拉伸试样中,垂直于裂纹扩展方向的横向焊接残余应力的分布,并导出了计算公式。同时,根据国标GB6398—86,采用逐级降载法测定了09CuPCrNi钢焊缝金属及经过消除应力处理的焊缝金属的门槛值,并发现裂纹在较大的残余压应力的作用下闭合严重,当应力比只≤0.8时,残余压应力使门槛值增大,且R值越小,影响越显著;当R>0.8时,残余压应力对门槛值无影响。

复合材料疲劳Ⅱ型层间裂纹扩展门槛值试验方法研究

疲劳裂纹扩展门槛值在结构损伤安全设计中具有重要作用 ,该文提出了复合材料Ⅱ型疲劳裂纹扩展门槛值的试验方法 ,并实测了两种复合材料的疲劳裂纹扩展门槛值 .