酸雨环境下Q420B钢材腐蚀疲劳裂纹扩展试验与模型研究

为研究特高压输电塔所用Q420B结构钢在酸雨环境下的腐蚀疲劳裂纹扩展行为,开展了Q420B的CT试样在人工酸雨喷雾腐蚀环境下的腐蚀疲劳试验。试验采用背面应变法监测裂纹长度,研究喷雾方式、pH值、应力比对裂纹扩展速率的影响。试验现象及断口分析表明,CT试样的断裂类型主要为穿晶疲劳断裂,腐蚀疲劳机制主要为阳极溶解机制。对于各工况,基于Paris模型推导了考虑模型参数随机性及da/dN数据波动性的腐蚀疲劳裂纹扩展速率P-da/dN-ΔK模型。结果表明,腐蚀疲劳裂纹扩展速率的离散性随应力强度因子幅的增大呈先减小后增大的趋势,该现象与Paris模型参数的线性相关性有关;相较于浸泡腐蚀,喷雾腐蚀下的裂纹扩展阶段存在明显的裂纹闭合效应,导致在ΔK较低阶段喷雾工况裂纹扩展速率均低于纯疲劳工况;腐蚀液pH值越低,裂纹扩展速率曲线斜率越大,但其初始速率也越低;应力比方面,增大应力比能明显缓解裂纹闭合效应,且裂纹扩展速率随应力比的升高而升高。

列车制动系统杠杆螺栓用17Cr16Ni2不锈钢疲劳裂纹扩展规律

针对Paris幂律方程计算获得的疲劳裂纹扩展速率在扩展后期小于真实值的问题,以列车制动系统杠杆螺栓用17Cr16Ni2不锈钢为研究对象,进行空气中以裂纹尖端应力强度因子范围△K为驱动参量的疲劳裂纹扩展速率da/d N试验研究,建立相应的da/d N-△K曲线方程,并采用扫描电镜观察分析试样断口。结果表明:有效da/d N相应的△K近似为16~90 MPa·m^(1/2),当△K约为16~72 MPa·m^(1/2)时,da/d N-△K数据分布可以较好地用Paris幂律方程表达;当△K约为72~90 MPa·m^(1/2)时,由于驱动力越来越大,试样裂纹尖端附近因屈服区过大而不满足Paris幂律方程所要求的小范围屈服条件,使得da/d N-△K数据逐渐偏高于Paris幂律方程曲线;在整个有效△K内,da/d N-△K数据分布可用递增多项式表达;在疲劳裂纹扩展后期,试样断口呈现大量撕裂棱、二次裂纹、疲劳辉纹等微观特征,表明裂纹尖端附近应力越来越大,致使其附近塑性区也越来越大,不再满足小范围屈服要求,从微观上佐证了疲劳裂纹扩展后期用断裂力学法计算的塑性区因过大而不满足Paris幂律方程要求的结果。

HG785D钢在不同焊接工艺下的焊接接头疲劳裂纹扩展研究

对高强度低合金钢HG785D试样,采用两种不同的焊接方法进行焊接:其一是采用单一焊丝进行传统的等强度匹配焊接;其二是采用双金属复合等强度匹配焊接,即先用低强度焊丝(低于母材)焊第一层焊缝,然后用高强度焊丝(高于母材)焊第二层焊缝,依次交替,焊缝填满为止。对两种焊接工艺下的焊接接头进行疲劳性能研究,通过疲劳裂纹扩展速率测试,得到了两种焊接接头焊缝区域的疲劳裂纹扩展a-N曲线以及疲劳裂纹扩展速率da/d N-Δk曲线。分析对比其da/d N-Δk曲线可得,在同一应力水平下,传统焊接接头的疲劳裂纹扩展速率最慢,新工艺下焊接接头次之,母材的扩展速率最快。

U71Mn钢疲劳裂纹扩展速率da/dN的测定与分析

对铁路钢轨材料U71Mn钢的疲劳裂纹扩展速率da/dN进行了测定,并用AutoCAD较为精确地得到了a-N曲线的离散值,最后用回归分析法得到了该材料在稳定扩展状态下的裂纹扩展速率。试验数据的相关系数检验表明:本文所得到的结果比较理想,对评价其寿命有参考价值。

桥梁钢Q345焊接接头疲劳裂纹扩展速率研究

对桥梁用钢Q345焊接接头疲劳裂纹扩展性能进行了试验研究。测得对接接头的硬度分布,结果表明,焊接接头焊缝中心处的硬度值较低,在热影响区的重结晶区存在硬度最高点,而在部分重结晶区存在硬度最低点,硬度最低点为对接接头的薄弱区。通过疲劳裂纹扩展速率测试,得到其对接接头不同区域的疲劳裂纹扩展a-N曲线以及lg(da/dN)-lgΔK曲线。分析对比对接接头各区域的疲劳裂纹扩展速率lg(da/dN)-lgΔK曲线可知,在同一应力水平下,对接接头不同部位的疲劳裂纹扩展速率不同,热影响区的扩展速率较快,母材次之,焊缝金属最慢。并通过疲劳断口和焊接接头的显微组织,分析了其疲劳裂纹扩展速率不同的原因。

应力比对30CrMnSiNi2A钢P-da/dN-Δk曲线影响研究

在介绍30CrMnSiNi2A 钢的力学性能和试验条件基础上,根据金属材料疲劳裂纹扩展的统计分析方法,求出了其P-a-N 和P-da/dN-k 曲线,并对不同应力比条件下的试验数据进行了分析和比较,探讨了中值da/dN-Δk曲线和99.9%可靠度da/dN-Δk 曲线的变化规律,研究结果表明,P-da/dN-Δk 曲线与应力比有很强的相关性,随着应力比增强,裂纹扩展速率增加。当可靠度要求增加时,这种趋势更明显。

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。

Mn18Cr18N新型护环钢应用特性研究

主要研究了加热温度对Ｍｎ１８Ｃｒ１８Ｎ钢机械性能影响，并测定了该钢断裂韧性Ｋ１ｃ值及裂纹扩展速率、低周次疲劳特性和抗应力腐蚀性能。

16Mng钢短裂纹腐蚀低频疲劳的断裂力学特性

应用弹塑性断裂力学和△Ｊ参数，研究了１６Ｍｎｇ钢短裂纹的纯机械疲劳和氢蚀疲劳特性。并用ｄａ／ｄＮ＝Ｃ（△Ｊ）＾ｎ计算了裂纹的扩展速度和门槛值。用金相法考察了裂纹扩展途径。结果表明，氢的渗入降低了裂纹扩展的门槛值，加速了裂纹的扩展速度。

广义断裂性能曲面

分别利用多参数的福尔曼（Ｆｏｒｍａｎ）和沃克尔（Ｗａｌｋｅｒ）裂纹扩展模型，将应力强度 因子变程ΔＫ和应力强度因子均值Ｋｍ作为二元变量，建立了空间Ｋｍ－ｄａ／ｄＮ－ΔＫ曲面。考虑应力幅值和均值的共同作用，建立了沃 克尔型裂纹扩展 寿命 的σａ－σｍ－Ｎ＊曲面。作为表征材料断裂可靠性性能的重要指标， 讨论了断裂性能曲面的测定与拟合方法，并给出了具体应用实例。

近门槛区裂纹扩展曲面族的优化构建

描述裂纹扩展规律使用较广泛的是Paris公式,但对于接近裂纹扩展门槛值的数据点已不再适合用Paris公式。在本文中采用Donahue的三参数幂函数表达式描述da/dN-ΔK曲线。通过线性拟合相关系数的优化确定其中的3个系数,并得到拟合的裂纹扩展理论门槛值。采用弦截法进行优化求解,该方法具有收敛快、精度高的特点。根据裂纹扩展门槛值与应力比之间的关系,结合应力比对裂纹扩展速率影响的特点,提出了根据一组恒载下的裂纹扩展试验数据,构建变幅载荷下的P-R-da/dN-ΔK曲面族的方法,所构建的曲面族可为变幅和随机载荷作用下结构的疲劳断裂可靠性分析提供依据。

浅埋盖板涵病害调查及开裂发生机理研究

随着铁路提速及重载列车的相继运行,列车运行对涵洞的连续冲击造成的涵洞裂缝、沉降变形等病害愈发突出。依托大准运煤专线对其盖板涵的病害进行了调查,并应用FLAC3D数值模拟方法以典型涵洞K47+669为例,对大准铁路沿线盖板涵开裂病害的发生机理进行了研究。调查及研究成果表明:盖板涵的主要病害为涵洞开裂,涵洞在自重应力作用下发生的变形极小,涵洞开裂的主要诱因是在列车通行时施加的均布载荷,且列车允许的最大载荷为102.1 k Pa。研究成果可为大准铁路盖板涵的灾害防治提供理论依据,同时也为国内外类似地质条件下涵洞病害调查及开裂的机理分析提供借鉴和参考。

普通钠钙玻璃SCC特性的测试与分析

本文探索出一种玻璃材料SCC特性的有效测试方法,并对普通钠钙玻璃在水,甲醇和甲酰胺三种介质申的SCC特性进行了测试与分析。结果表明,其da/dt-K_I曲线均无平台阶段,这是因为三种介质均是普通钠钙玻璃的活性促进剂。三种介质的SCC敏感性依次为水>甲醇>甲酰胺。进一步讨论认为,SCC敏感性与介质的未共享电子轨道的非对称性及给质子键的活性成正相关关系。

断口定量分析在评估构件疲劳寿命中的应用

通过断口疲劳条带反推寿命的理论基础 ,采用断口定量分析方法 ,在断口上测量裂纹长度 a与裂纹扩展速率da/d N,运用 Paris公式推导出裂纹扩展速率曲线方程 ,计算出疲劳裂纹扩展寿命。此方法已应用于涡轮盘疲劳断口和 30 Cr Ni4Mo A试验断口。

镍基合金疲劳裂纹扩展特性

主要研究了涡轮盘用ＧＨ１６９镍基高温合金，在３６０、５５０、６５０℃下的低周疲劳裂纹扩展特性；６５０℃时，保持时间对疲劳裂纹扩展速率（ｄａ／ｄＮ）的影响；并且利用扫描电镜（ＳＥＭ）对断口形貌进行了分析。

结构钢S355N及S355N-Z25的低温CTOD断裂韧性及其da/dN研究

分别采用三点弯曲SE(B)与紧凑拉伸C(T)试样,通过-20℃的低温裂纹尖端张开位移CTOD断裂韧性试验及疲劳裂纹扩展速率da/dN试验,研究了S355N及S355N-Z25结构钢的裂纹启裂与扩展的抗力。研究结果表明:S355N钢抵抗裂纹启裂及前期扩展的能力比S355N-Z25钢强,但前者抵抗裂纹后期扩展的能力比后者弱;当应力强度因子范围ΔK小于34.3MPa.槡m时,S355N钢的疲劳抗力比S355N-Z25钢弱,当ΔK等于34.3MPa.槡m时,两者具有相同的疲劳抗力,当ΔK大于34.3MPa.槡m时,前者的疲劳抗力比后者强。研究结果对两种钢板在工程上应用及结构的安全评定提供了参考。

航空铝合金搅拌摩擦焊疲劳裂纹扩展速率试验研究

通过高频疲劳实验,对航空铝合金LC4CS和7075-T6搅拌摩擦焊预制裂纹穿焊缝中心、预制裂纹穿焊缝前进边、预制裂纹穿焊缝后退边、预制裂纹垂直于焊缝四种形式的焊接接头疲劳性能进行了研究,LC4CS铝合金FSW接头抗疲劳裂纹扩展能力不如7075-T6铝合金搅拌摩擦焊接接头,但是相差不大。IIW疲劳试验设计标准对于FSW接头是比较保守的。该实验为建立合理的搅拌摩擦焊接接头的疲劳评定规范提供重要依据,从而推动了搅拌摩擦焊接技术在航天领域的广泛应用。

相对小裂纹da/dN公式参数的试验测定法

本文研究了耐久性分析的确定性裂纹增长方法（DCGA）中相对小裂纹的da／dN公式参数的试验测定方法，为耐久性分析的“发展的确定性裂纹增长方法（EDCGA）[1]”提供了计算依据，从而使应用这一改进后的EDCGA进行损伤度评估和经济寿命预测能够得以实现。

新老路基结合处不均匀沉降产生纵向裂缝的施工工艺探讨

介绍了沈大路改扩建工程新老路基结合处施工中应用的一些防止路基产生不均匀沉降的技术和工艺 ,通过严格施工 ,工艺的控制 ,达到了防止路基产生不均匀沉降的目的 。

大化电站新机组蜗壳进口流道底板裂缝及冲淘缺陷分析及处理

大化电厂新投产的5号机组运行3年多来,历年机组检修期间,连续发现蜗壳进口过水流道存在底板裂缝和混凝土表层被冲刷、淘蚀、磨损现象。对蜗壳裂缝、冲蚀缺陷现象及处理过程分别进行简要概述,并对其产生原因的核查分析结果进行简要探讨、分析,提出对蜗壳等机组过水流道结构的运行管理要求,以期对其他类似工程起到较好的借鉴作用。