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.

一种裂纹扩展速率系数临界值在随机耐久性分析中的应用

随机耐久性分析在PFMA方法基础上考虑裂纹扩展随机性,可以更准确地评估结构的耐久性,但是在计算裂纹超越数概率时,表达式解析困难而复杂。本文在PFMA方法之IFQ模型的基础上提出一种裂纹扩展速率系数临界值概念,解决裂纹超越数概率计算解析式积分问题,并推导出裂纹超越数概率的表达式,通过与Monte Carlo法计算结果对比,验证了本文方法的正确性和准确性。

水对岩石亚临界裂纹扩展及门槛值的影响研究

亚临界裂纹扩展是岩体工程时间相依性的主要原因之一。采用常位移松弛法,对饱水和干燥两种状态下的大理岩、花岗岩双扭试件进行了亚临界裂纹扩展试验研究,获得了两种岩石在两种状态下的亚临界裂纹扩展速率V与应力强度因子KΙ的关系,分析了两种岩石在两种状态下亚临界裂纹扩展的规律,并确定了两种岩石在两种状态下的门槛值(干燥状态):大理岩0K为1.365,花岗岩0K为2.305;(饱水状态):大理岩0K为1.118,花岗岩0K为1.490。研究表明,两种岩石的IlgK与lgV关系有较好的线性规律,但由于岩石本身矿物成分等的不均匀性,同种岩石的IlgK与lgV关系离散性较大,饱水状态下离散性更大;水能加速岩石亚临界裂纹的扩展,且对不同的岩石,其影响程度也不一样;水可以使岩石亚临界裂纹扩展的门槛值有较大幅度降低,不同岩石其降低的程度也不一样。

岩石亚临界裂纹扩展试验及门槛值研究

利用Instron1342型电液伺服材料试验机,采用常位移松弛法对大理岩、花岗岩双扭试件进行了亚临界裂纹扩展试验研究,获得了其裂纹扩展速率V与应力强度因子KI的关系(KI—V曲线)及I型断裂韧度,分析了不同岩石中裂纹亚临界扩展的规律,确定了岩石亚临界裂纹扩展的停滞速度和门槛值K0。研究表明:采用常位移松弛法所测岩石的lgKI-lgV关系都有很好的线性规律,即岩石的亚临界裂纹扩展速率与裂纹尖端应力强度因子服从幂函数关系,这与Charles理论相符。二种岩石的K0/KIC值的变化在0.706～0.870之间。所测数据为岩土工程稳定的时间相依性研究提供了基本数据。

恒应力速率下陶瓷材料的亚临界裂纹扩展模型

从断裂力学出发，利用阻力曲线（Ｒ曲线），建立了恒应力速率条件下陶瓷材料亚临界裂纹扩展模型．利用计算机数值计算，获得材料在动态载荷条件下，裂纹扩展速率Ｖ与应力强度因子Ｋ的关系（Ｖ－Ｋ曲线），并分析了动态疲劳现象的本质．此模型的中心思想在于将亚临界裂纹扩展分为相互独立的２个过程，即：裂纹瞬时局域失稳扩展和应力腐蚀．利用此模型，对Ｓｉ３Ｎ４陶瓷的动态疲劳特性作出的理论预测与实验结果趋势一致．

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。

TA5钛合金的疲劳裂纹扩展门槛值与疲劳裂纹扩展速率的关系

研究了大规格ＴＡ５钛合金热轧环村的疲劳裂纹扩展门槛值ΔＫ＿（ｔｈ）与疲劳裂纹扩展速率加ｄａ／ｄＮ之间的关系。结果表明，Δｋ＿（ｔｈ）值可由近门槛区的ｄａ／ｄＮ表达式直接按定义ｄａ／ｄＮ值算，而无需进行繁琐的试验测定。这一结果同样适用于β区加热热轧ＴＡ５钛合金板材。

用二维单侧容限系数公式测定压力容器钢疲劳裂纹扩展速率的小样本方法

应用二维单侧容限系数公式,提出了一种测定金属材料疲劳裂纹扩展速率的小样本方法。该方法可以综合利用以往历史数据和当前试验数据来测定金属材料疲劳裂纹扩展速率曲线。与仅能利用当前试验数据的传统方法相比,在精度相同的情况下,可以节省大量试件;在试件数量相同的情况下,可以大大提高测试精度。文中还给出了一个钢Q235A的计算实例。

离心喷射沉积Ti-48Al-2Mn-2Nb的疲劳裂纹扩展速率和门槛值

本文着重研究了采用特殊的离心喷射沉积成型方法制备的Ti-48Al-2Mn-2Nb金属间化台物的室温疲劳裂纹扩展速率和疲劳门槛值.试验采用三点弯曲单边切口试样进行恒载和逐级降载控制的压-压疲劳试验,结果表明．具有层片状组织的离心喷射成型（CSD）样品比经热等静压（HIP）后具有双态组织样品表现出更高的疲劳裂纹扩展阻力和疲劳门槛值，其Paris经验式分别为da／dN＝3．8×10-12（△K）6和da／dN＝1．9×10-17（△K）12；而CSD和HIP试样的疲劳门槛值分别为10．5MPa.m1／2和7.

亚临界温度条件下转子钢疲劳裂纹扩展速率

汽轮机转子钢 (30Cr1Mo1V)疲劳裂纹扩展速率测试的实验是在室温和亚临界温度间选择不同温度进行的 .在实验基础上 ,研究温度对转子钢疲劳裂纹扩展行为的影响 ,给出疲劳裂纹扩展速率可以采用双对数叠加来表示 .在室温条件下的Paris公式中的系数 (n )与温度成反比 .实验验证了理论的合理性 .

金属材料疲劳小裂纹扩展速率试验方法编制说明

概述了疲劳小裂纹试验方法航标的编制背景。论述了航标中几个主要技术问题 ,如 ,小裂纹试样和小裂纹监测方法的选择 ,三维应力强度因子 K的确定 ,小裂纹数据有效性的判据及物理小裂纹门槛值。并且与 ASTM E6 47- 95 a方法中附录 X3进行了比较。

400MPa超级钢疲劳裂纹扩展速率

采用PLG-100高频疲劳试验机,在试验频率为80 Hz条件下,应用三点弯曲法对400 MPa超级钢板进行了裂纹扩展速率实验;绘制出ANS400裂纹扩展速率da/dN与应力强度因子幅ΔK之间的关系曲线;利用Origin7.0软件,采用线性拟合的方法得出Paris方程中的系数C=9.4×10-12mm/次,m=4.47.计算得出ANS400钢的裂纹扩展门槛值ΔKth为7.98 MPa.m1/2.

Ⅰ-Ⅲ复合型裂纹疲劳扩展门槛值

以垂直于裂纹扩展径向平面上的主应力σ1 及极径r的组合量 2πr·σ1 为主应力强度因子 σ1 ,提出主应力强度因子下的复合型裂纹初始扩展准则及扩展的静态断裂模型 ,在此基础上推导复合型裂纹的门槛值方程和裂纹面扭转角公式及裂纹扩展速率公式 ,定义复合型裂纹的理论门槛值 ,进行Ⅰ Ⅲ复合型裂纹扩展试验。试验表明 。

应力比影响下的铝合金全范围疲劳裂纹扩展速率表达式

通过试验测得T851处理的2124铝合金板TL取向与LT取向不同应力比时的裂纹扩展门槛值及裂纹扩展速率;将应力比影响下的有效应力强度因子ΔKeff、有效裂纹扩展门槛值ΔKeffth及裂纹在循环应力作用下的临界应力强度因子K′C引入全范围裂纹扩展速率表达式中,并用修正后的公式对不同应力作用下2124铝合金TL取向与LT取向的疲劳裂纹扩展速率进行了预测。结果表明:预测结果与试验结果基本吻合,说明修正后全范围裂纹扩展速率表达式可以用来描述2124铝合金裂纹扩展速率。

加氢反应器裂纹扩展临界状态的研究

利用Hartman-Schijve公式计算加氢反应器材料2.25Cr1Mo钢裂纹疲劳扩展的应力强度因子理论门槛值,与实用门槛值比较结果表明后者偏于危险,二者相差约为42.55%。由此进一步引用推导公式,计算得到某加氢反应器材料断裂韧度的值。综合裂纹深度和长度方向两方面因素,对裂纹扩展状态进行分析,推导出裂纹扩展的临界尺寸,作为加氢反应器裂纹扩展评判依据。

钛合金疲劳裂纹扩展速率试验及预报方法

本文针对深海载人潜水器耐压壳用钛合金,开展疲劳性能试验研究,得到该类型钛合金的室温断裂韧性,载荷比R=0.1下的疲劳裂纹扩展门槛值及疲劳裂纹扩展速率,基于选用的疲劳裂纹扩展预报模型,对载荷比R=0.1下的钛合金疲劳裂纹扩展行为进行了预报研究。结果表明:在载荷比不变的前提下,应力强度因子范围是疲劳裂纹扩展速率的主要影响因素,应力强度因子范围的增加会导致疲劳裂纹扩展速率增加;考虑小裂纹效应的疲劳裂纹扩展预报模型可对钛合金的疲劳裂纹扩展行为进行准确预报。

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。

断口定量分析840D车轮辐板孔裂纹扩展速率

对840D车轮辐板孔疲劳断口形貌进行观察并测量疲劳弧线间距。通过分析认为43 mm是临界裂纹的一个重要参考,同时发现闸瓦制动工况在裂纹的产生和扩展过程中起着重要的作用,并推断出裂纹长度在35 mm内,其平均裂纹扩展速率为31.2 mm/年。

Q500D厚钢板及其焊接接头疲劳裂纹扩展速率试验对比研究

本文针对Q500D厚钢板及其焊接接头进行了疲劳裂纹扩展速率对比分析,并测试了Q500D焊接接头的裂纹扩展门槛值,得到了水电机组进行焊接结构精确寿命计算所需要的关键计算参数。为水电机组深入挖掘Q500D厚钢板材料潜能,提高机组的寿命计算能力,提供了重要依据。

2124铝合金全范围裂纹扩展速率表达式

研究了2124铝合金TL取向不同应力比下的疲劳裂纹扩展行为、疲劳裂纹扩展门槛值,并计算了不同应力比下的临界应力强度因子。分析了应力比对疲劳裂纹扩展速率的影响,并用有效应力强度因子和有效门槛值对全范围裂纹扩展速率表达式进行修正,得到了描述2124铝合金TL取向疲劳裂纹扩展全范围的表达式。该公式能够很好表征不同应力比下2124铝合金TL取向的疲劳裂纹扩展行为。