基于疲劳寿命的共面多裂纹合并准则研究

为评估现有结构完整性评定规范中裂纹合并准则的保守性,采用有限元分析技术预测循环载荷下含一对等大半椭圆表面裂纹的有限厚度平板的疲劳寿命。采用两种不同材料(304不锈钢和16Mn R钢)参数,对不同初始深度比、形貌比、最小间距的22组裂纹平板的剩余寿命进行了预测,并讨论了现有的三类合并准则和一种由本文提出的合并准则的保守性。与利用考虑干涉直接计算得到的剩余寿命相比较,其结果表明,现有合并准则的保守性与裂纹相对板厚的尺寸密切相关。在初始裂纹深度较大的情况下,BS 7910和ASME建议的合并准则可能会得到不保守的结果,而A16,API 579-1和GB/T 19624—2004建议的合并准则过于保守。建议当两裂纹的最小间距与平均裂纹深度相等,即s=(a_1+a_2)/2时,可将两个表面裂纹表征为一个大裂纹。最后,通过对裂纹扩展速率公式中材料参数的敏感性分析,发现合并准则的保守度还与所用材料的裂纹扩展速率有关,其中Paris公式中的指数n起关键作用,而系数C的影响甚微。

非共面双裂纹合并规律的试验研究

设计了疲劳载荷作用下的非共面双裂纹在不同相对位置时的扩展试验,进而研究双裂纹的合并规律。试验结果表明,2裂纹因其垂直间距h和裂纹长度2a的不同,表现出2种不同的裂纹合并方式。在2裂纹重叠之前,若2相邻裂纹尖端的塑性区连接,则发生第Ⅰ种形式的裂纹合并方式;在2裂纹发生重叠之后,当h/(2a)满足一定条件时,发生第Ⅱ种形式的裂纹合并方式,且2a应以2裂纹的平均长度作为标准;在h/(2a)较大时,裂纹扩展路径发生转向但不发生合并。因此,对于不同的情况应采用不同的裂纹合并准则。无论2裂纹以何种形式相互作用,其裂纹扩展路径发生弯曲的角度都与h/(2a)成反比。

粉末冶金盘中夹杂位置随机性的裂纹扩展失效概率分析方法

根据非金属夹杂在粉末冶金合金中的分布特点 ,提出了夹杂分布模型。在此基础上提出的裂纹扩展失效概率分析方法 ,能考虑夹杂空间位置随机性及扩展过程中的裂纹合并情况。

基于LabVIEW的6063铝合金裂纹扩展状态的声发射分析

基于LabVIEW软件平台,绘制了6063铝合金缺口试样低周疲劳试验的声发射特征参数统计图和累积图。通过与断口分析结果进行对比,划分出AE信号对应裂纹扩展的三个阶段,并且发现两次主裂纹合并对应着三个高强度脉冲信号。通过对裂纹扩展三个阶段的撞击数进行波形分析和频谱对比分析,得出6063铝合金低周疲劳的声发射信号特征频率为225～250kHz和350～500kHz。