MICROFRACTOGRAPHY OF NEAR-THRESHOLD FATIGUE CRACK PROPAGATION IN DUAL-PHASE STEELS

SEM microfractography of near-threshold fatigue crack propagation were carried out in the dual-phase steels of 3 martensite morphologies and 6 volume fractions of martensite (V_m). All of them are featured by cyclic cleavage characteristics in near-threshold region,i.e.,main- ly controlled by mode Ⅱ stress.In the higher ΔK regions,the fracture surfaces are character- ized by mixed modes including cyclic cleavage facets,two types of secondary cracks and striations,etc..The roughness-induced crack closure of fracture surface is attributed primarily to extreme high fatigue crack growth threshold values.

激光增材制造沉淀强化镍基高温合金热裂纹研究进展

针对沉淀强化镍基高温合金中的裂纹现象,对比了2类热裂纹(即凝固裂纹和液化裂纹)的典型特征、形成位置和条件。从枝晶生长、元素偏析、强化相析出、固态相变和残余应力应变等角度,系统综述了热裂纹的形成机理和热裂纹敏感性影响因素。在此基础上,从合金成分调控、工艺参数优化、基板预热以及热等静压处理等方面,概述了增材制造高温合金热裂纹调控和抑制的主要措施。最后,针对激光增材制造沉淀强化镍基高温合金热裂纹研究中存在的问题,提出了进一步研究和发展的建议,为实现无裂纹镍基高温合金的增材制造提供了参考。

氯盐环境下基于状态指标与动态指标的服役混凝土桥梁的维修加固策略

对于服役混凝土桥梁结构的维修加固策略,论文考虑了结构的演化过程。首先,将裂缝宽度作为结构退化的状态指标;然后,采用Gamma随机过程模拟裂缝演变的动态可靠指标;最后,通过案例分析了某30 m服役大桥的状态指标、动态指标,验证了该维修加固方案策略优化模型的正确性。

SMA490BW耐候钢不同焊接区域裂纹扩展门槛值研究

对SMA490BW耐候钢MAG熔化焊接头的焊核区和热影响区在不同应力比下的裂纹扩展门槛值进行研究,比较两种焊接区域在不同应力比下的抗裂纹扩展能力,用光学显微镜观察两种焊接区域的显微组织,分析应力比和显微组织对裂纹扩展门槛值的影响。结果表明:在同一应力比下,焊核区的裂纹扩展门槛值和抗裂纹扩展能力高于热影响区;对于同种焊接区域,应力比为-1时的裂纹扩展门槛值和抗裂纹扩展能力比应力比为0时的高;焊核区组织的晶粒比热影响区粗大,导致焊核区的裂纹扩展门槛值大于热影响区。

TIG与FSW焊接工艺下2219铝合金疲劳裂纹扩展性能研究

目的研究钨极惰性气体保护焊(TIG)和搅拌摩擦焊(FSW)对2219铝合金焊接接头疲劳性能的影响,并探究这2种不同焊接技术条件下焊接接头疲劳裂纹的产生与裂纹扩展原理,了解2种焊接接头的抗裂纹扩展能力,为工程实践应用提供数据参考。方法采用疲劳裂纹扩展试验方法,测试上述2种焊接工艺条件下焊缝金属和热影响区组织的疲劳裂纹扩展速率da/dN和阈值,使用光学显微镜和扫描电子显微镜观察并分析金相组织和疲劳断口形貌特征。结果疲劳裂纹倾向于沿裂纹处萌生,裂纹的存在成为主要的裂纹扩展源头,有利于加速裂纹向前延伸。热影响区由于组织结构不均匀,不同位置的晶粒尺寸存在明显差异,疲劳裂纹扩展路径倾向于沿靠近焊缝一侧向靠近母材区域扩展。TIG焊接工艺下焊缝金属和热影响区的裂纹扩展速率明显低于FSW焊接工艺下的焊缝金属和热影响区,与此同时,TIG焊接接头表现出优良的抗疲劳裂纹扩展性能。结论通过此研究,建议2219铝合金焊接接头采用TIG焊接工艺,抗疲劳裂纹扩展效果更佳。

应力比和腐蚀环境对超高强度钢AerMet100疲劳裂纹扩展的影响

采用载荷控制与应力强度因子控制两种方法研究超高强度钢AerMet100在不同裂纹扩展速率区域受到应力比和腐蚀环境影响的疲劳裂纹扩展行为。利用扫描电子显微镜(SEM)对断口进行观察。结果表明:疲劳裂纹扩展速率da/dN≤1×10-5mm/cycle时,当应力比R≤0.5,疲劳裂纹扩展门槛值ΔK th随着应力比R增加而减小,当应力比R≥0.5,疲劳裂纹扩展门槛值变化趋于平缓;在da/dN≥1×10-5mm/cycle时,疲劳裂纹扩展速率出现不受应力比影响的收敛现象。在da/dN≥1×10-5mm/cycle时,腐蚀环境会加速疲劳裂纹扩展;在裂纹扩展速率da/dN≤1×10-5mm/cycle时,由于氧化致裂纹尖端闭合效应,腐蚀环境导致裂纹扩展变慢,并使裂纹扩展门槛值增大。

14MnNbq焊接桥梁钢的疲劳裂纹扩展行为研究

该文系统地研究了14MnNbq桥梁钢焊接热影响区的疲劳裂纹扩展行为。首先,由中心穿透裂纹(MT)试样疲劳裂纹扩展试验,获得了不同应力比R下的疲劳裂纹扩展速率和门槛值;然后考察了应力比R的影响,给出了适于不同应力比的疲劳裂纹扩展速率和门槛值的一般表达式;最后提出了一种由疲劳裂纹扩展门槛值▽Kth确定闭合参数U的新方法,将控制疲劳裂纹扩展的有效应力强度因子幅度写为▽Keff=▽K-▽Kth,由此讨论闭合参数U的确定方法。研究结果表明:对于14MnNbq焊接桥梁钢,该文给出的疲劳裂纹扩展速率表达式与试验结果符合得相当好。

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。

C-Si-Mn-B贝氏体钢的疲劳裂纹扩展特性

本文研究了Ｃ－Ｓｉ－Ｍｎ－Ｂ贝氏体钢的疲劳裂纹扩展特性．结果表明，在强度相近的情况下，含１．８％Ｓｉ钢的门槛值△Ｋｔｈ较 ０．６％Ｓｉ钢的低，而且钢中的残余奥氏体对提高△Ｋｔｈ值并非有利．１．８％Ｓｉ钢的△Ｋｔｈ值随钢的屈服强度降低而提高，然而４５０℃回火后，虽然△Ｋｔｈ提高，但裂纹扩展速率也显著提高，这表明４５０℃回火贝氏体脆性促进了疲劳裂纹的扩展。在应力强度因子较高的范围内，疲劳裂纹扩展速率受钢的断裂韧性影响，断裂韧性高，裂纹扩展速率低．

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.

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。

不同碳含量的CrNiMo钢疲劳裂纹扩展特性

三种不同碳含量的ＣｒＮｉＭｏ 钢的疲劳扩展试验结果表明，随着钢中碳含量升高，裂纹扩展速率升高。回归分析表明，ＣｒＮｉＭｏ 钢的疲劳裂纹扩展速率符合以下公式：ｄａ／ｄｎ＝ Ｂ（ｄｋ－ ｄｋｔｈ ）２ ，其中疲劳裂纹扩展系数Ｂ值可以由材料拉伸性能估算。该式的有效性还以不同应力比下的疲劳裂纹扩展数据进行了验证。

高温下岩石力学性质的数值试验研究

考虑岩石细观组构的不同,采用随机非均匀介质热弹性力学模型和有限元分析方法。进而,仅考虑热膨胀系数为随机介质,在平面应变模型下,并进行了岩石热破裂的数值试验,以花岗岩为样本,对均匀分布、正态分布、韦泊分布等三种随机分布下弹性模量和泊松比引起的岩石破裂门槛温度值的变化作了详细研究,揭示了弹性模量和泊松比对岩石热破裂门槛温度值TC的变化规律。

X70管线钢在模拟土壤介质中的裂纹扩展行为研究

试验研究高应力比 (R =0 .9)载荷下X70管线钢的裂纹扩展行为。结果表明 ,在加载频率f =10Hz ,应力比R =0 .9时 ,环境介质对X70管线钢裂纹扩展门槛值没有明显影响 ,其值在 2 .3 7MPa·m1/2 ～ 2 .5 1MPa·m1/2 范围内变动 ,对应最大应力强度因子为 2 3 .7MPa·m1/2 ～ 2 5 .1MPa·m1/2 。在模拟碱性和近中性土壤介质中 ,X70管线钢裂纹扩展门槛值保持不变 ,为 2 .45MPa·m1/2 ～ 2 .48MPa·m1/2 ;环境对裂纹扩展的加速作用表现为在近中性介质中的裂纹扩展系数高于碱性土壤介质裂纹扩展系数。在近中性土壤介质中 ,随着加载频率的降低 ,裂纹扩展门槛值略有下降 。

重载列车E级钢钩舌疲劳裂纹扩展条件及寿命预测

对重载列车E级钢钩舌进行了应力分析,导出了钩腕面裂纹的应力强度因子表达式.采用我国20 000 t列车车钩载荷谱,对钩腕面疲劳裂纹扩展的条件及扩展寿命进行了预测,并确定钩腕面裂纹的临界断裂尺寸,计算所得钩舌寿命与列车实际运行年限相一致.

混凝土CT图像中等效裂纹区域的定量分析

从细观尺度观察,混凝土材料可看作由骨料、砂浆及其结合面构成的不均匀复合材料。为研究加载时裂纹在混凝土内部结构中扩展的过程,采用X射线CT扫描技术获得单轴动载条件下混凝土破裂过程的系列CT图像。对于CT图像中裂纹信息的提取,传统的方法是将CT图像中的低密度区作为裂纹区域,无法准确地识别裂纹和判定裂纹具体形态。本文根据差值CT图像是否出现线状或环状影像判断裂纹的存在。通过变换差值CT图像中像素值的阈值范围分析裂纹的分布特点。根据CT物理原理确定等效裂纹区域。探讨了混凝土CT图像中裂纹及其形态的判定时存在的问题。

理论门槛值的研究

阐述了应力强度因子门槛值面△K_(th)的重要性，讨论了理论门槛值的概念，分析了工程门槛值的局限性，提出了理论门槛值的求解方法，实例分析显示了理论门槛值研究，无论对于工程应用或理论研究均具有重要意义。

在氢环境中16Mng钢的短裂纹低频疲劳特性

研究了在氢环境中１６Ｍｎｇ钢的低频短裂纹扩展规律。应用弹塑性断裂力学和△Ｊ参数，用ｄａ／ｄＮ＝Ｃ（△Ｊ）ｎ计算裂纹的扩散速率。结果表明ｄａ／ｄＮ～△Ｊ关系曲线分三个阶段；并得到了在氢环境中裂纹扩展的门槛值△Ｊ（ｔｈ）。用金相法考察了裂纹扩展的途径。

Ti-6Al-4V钛合金的疲劳裂纹扩展规律

针对熔模铸造Ti-6Al-4V钛合金的等幅疲劳裂纹扩展速率和疲劳裂纹扩展门槛值进行了研究。结果表明:该钛合金CT试样的疲劳裂纹扩展门槛值高于CCT试样的疲劳裂纹扩展门槛值,同一类试样的疲劳裂纹扩展门槛值随着应力比的增加呈下降趋势;疲劳裂纹扩展速率随着平均应力的增加以及应力水平的增加而增大;根据疲劳裂纹扩展试验数据拟合了Ti-6Al-4V钛合金Paris方程和Walker方程中的相关材料参数,以为材料的使用寿命评估及损伤容限设计提供参考。

材料疲劳裂纹门槛值测定方法研究

目的研究快速简便的金属材料疲劳裂纹扩展门槛值测定方法。方法利用原位观察技术,通过对裂纹扩展的精确捕捉获得材料裂纹扩展门槛值。结果利用原位技术测量获得的LY12CZ铝合金材料疲劳裂纹门槛值与Bucci采用升降法获得的门槛值数据相近,并且测量简便。结论利用扫描电镜原位技术可以快速获得裂纹扩展门槛值,是一项具有工程应用前景的裂纹扩展门槛值测量手段。