GCr15钢超高周的疲劳行为

以GCr15钢为试验材料进行旋转弯曲超高周疲劳行为的试验研究,用电子显微镜对试样断口进行观察.结果表明:疲劳裂纹的萌生机制可以分为两种,一种为表面裂纹萌生机制,发生在高应力幅短寿命区,是由试样表面晶体滑移或表面夹杂引起的;另一种为内部裂纹萌生机制,发生在低应力幅长寿命区,是由试样内部的非金属夹杂物引起的.通过对试验结果的分析和处理,描绘出了GCr15钢的S-N曲线.通过对裂纹萌生位置处尺寸参数的计算和评估,阐述了裂纹萌生于内部的破坏机理,提出了基于裂纹尺寸参数的超高周疲劳极限的推定方法.     

中-低温循环对2A14铝合金力学及疲劳性能的影响

国内对航天用2A14铝合金在中-低温循环条件下力学及疲劳性能的变化规律研究不足,为掌握该材料在上述工况下的力学表现及疲劳损伤情况,对2A14铝合金开展了室温—低温（-196 ℃×4 h）—室温,室温—中温（150 ℃/180 ℃×0.5 h）—室温两种工况循环条件下的力学、疲劳性能及组织变化规律研究。结果表明,在上述两种工况下循环5次,2A14铝合金的晶粒尺寸、粗大相形貌及分布均无显著变化,仍保持高强度及良好的塑韧性;随着应力幅值的降低,2A14铝合金的疲劳寿命逐渐延长;应力比为-1时,2A14铝合金的疲劳极限为150～175 MPa,上述两种工况下循环5次,不会改变2A14铝合金的韧性断裂机制。     

网架结构螺栓球节点中M39高强度螺栓变幅疲劳性能试验

螺栓球网架结构在悬挂吊车循环荷载作用下,节点处高强度螺栓易发生疲劳破坏。本文利用MTS疲劳试验机完成了7组M39高强度螺栓在轴向拉伸应力循环下的变幅疲劳试验,通过对疲劳断口的形貌分析,揭示了变幅疲劳的破坏特征,基于miner线性累计损伤法则对试验数据进行折算,得到对应的等效常幅应力,经拟合绘制了变幅疲劳破坏的S-N曲线并给出表达式,最后将此次变幅疲劳数据和已有的M39高强度螺栓常幅疲劳对比,证明了变幅疲劳破坏寿命可以等效成常幅疲劳问题来分析计算。本次变幅疲劳试验结果所得的应力循环次数达200万次时对应的容许应力幅为现行规范中的1.45倍。     

火焰喷熔涂层与焊接接头性能研究

采用Ni60A合金粉末对Q235B钢十字焊接接头进行了喷熔修形处理．通过对涂层和焊缝的金相、扫描电镜、能谱等分析,研究了涂层与基体间的冶金结合情况,发现涂层组织致密、非金属夹杂物少、孔隙率低,与基体实现了良好的冶金结合．喷熔涂层本身的强度直接影响着十字焊接接头低周疲劳强度的大小．为此,通过有限元模拟和拉伸试验测定了涂层的抗开裂力值的大小．结果表明：当应力值为350MPa时涂层开裂,说明涂层自身强度较高．在应力比为0．1、平均应力为186MPa的情况下,喷熔接头的低周疲劳寿命均超过13000周次以上,并且断裂位置均在母材．     

连续冷却淬火贝氏体球墨铸铁的断裂韧性

对抗磨贝氏体球墨铸铁的断裂韧性进行了较为深入的研究。通过两种不同尺寸试样的断裂韧性测定,研究试样尺寸因素对球墨铸铁断裂韧性的影响;通过开疲劳裂纹和线切割裂纹的对比试验,研究裂纹尖端的尖锐程度对球墨铸铁断裂韧性的影响;研究石墨球化质量对球墨铸铁断裂韧性的影响。研究结果表明,试样尺寸大小和开疲劳裂纹与否对球墨铸铁断裂韧性的影响不大,而球化质量则对球墨铸铁的断裂韧性有较大的影响,球化质量好的试样,其断裂韧性值高。     

交变加载的断裂韧性

对用三点弯曲疲劳实验得到的调质40Cr钢的疲劳寿命与应力强度因子幅之间的实验曲线进行了理论分析。给出了交变加载(疲劳)断裂韧性指标K_(IF)和断裂的疲劳次数(疲劳寿命)N_f的表达式。     

焊接对热轧H型钢高应变低周疲劳行为的影响

对热轧H型钢热轧和焊接后的高应变低周疲劳循环应力响应曲线、循环应力应变关系和应变寿命关系进行了分析,通过Coffin-Manson公式得到疲劳寿命计算公式,计算出Nf=100周时的循环韧度值σa·Δεt。结果表明,H型钢焊接试样的循环韧度比热轧试样的循环韧度降低38%。热轧试样表现出明显的循环稳定特性,焊接试样表现出循环软化直接断裂的应力响应特征。焊接试样的断口扫描电镜观察发现,疲劳裂纹在焊接接头的粗晶区表面处萌生,断口瞬断区具有明显的韧窝特征,表明材料焊接后保持较高的韧性。     

接触压力对微动疲劳强度的影响

研究了接触压力对微动疲劳强度的影响,结果表明,微动疲劳极限随接触压力的增加而下降,当下降到一定程度时即保持不变.这是由于起初随着接触压力增大,磨损损伤加剧,导致微动疲劳强度下降.当接触压力增加到一定程度后.由于滑移幅度的减小使得表面损伤减轻,而此时,微动疲劳极限处的最大交变应力很低,裂纹扩展的应力强度因子低于疲劳裂纹扩展的门槛值.因而.微动疲劳极限随着接触压力的增大变化不大.     

液氮溶浸煤致裂的机理研究

为分析液氮作用下煤的致裂机理,对原煤煤样开展了液氮溶浸实验。利用激光显微镜观测液氮溶浸前后煤样的原生裂隙扩展和新裂隙萌生情况,利用断裂力学理论分析液氮溶浸下煤样原生裂隙的扩展机制。研究结果表明:1)液氮作用引起煤内温度拉应力和应力集中,当应力强度因子超过煤原生裂隙的断裂韧度时,煤样原生微裂隙扩展;2)温度拉应力使得原生裂隙周围强度不大的颗粒团拉破坏、脱落,破坏了煤样的结构,并引起新的微裂隙萌生;3)液氮作用时间对应力强度因子有很大的影响,随着作用时间增加,温度梯度增大,裂隙的应力强度因子增加,煤更易发生断裂。     

1150初轧机万向接轴扁头断裂分析

本文通过对初轧机万向接轴材质35 CrMOV钢K_(IC)和K_(Id)值的实测,计算了扁头裂纹尖端的应力场强度因子,应用断裂K判据,分析扁头脆断的原因.结果表明,由于初轧机上轧辊在强烈扭振和冲击载荷作用下,导致了扁头的断裂.     

管道轴向双裂纹夹角对尖端应力强度因子的影响

管道裂纹应力强度因子的分析是裂纹是否扩展判断和管道疲劳断裂计算的关键.应用通用有限元软件ANSYS对不同管道外径、裂纹尺寸、不同夹角下含轴向双裂纹管道裂纹尖端应力强度因子进行了计算.结果表明,管道和裂纹尺寸确定时,裂纹尖端应力强度因子随裂纹间夹角增大而增加;管道尺寸确定时,随着裂纹长与壁厚比增加,夹角对裂纹尖端应力强度因子影响增强.通过分析夹角对双径向裂纹应力强度因子的影响,为工程实际中合理地判断裂纹扩展可能性和精确地进行管道疲劳断裂计算提供参考.     

EH36钢焊接接头在超长寿命区间的疲劳性能

采用自行研制的TJu．HJ—I型超声疲劳试验装置对EH36钢无余高焊接接头在超长寿命区间的疲劳性能进行研究．试验结果表明：在10^7循环周次以后试件仍然会在焊接接头发生断裂,并且s—N曲线仍呈下降趋势,没有出现传统意义上的疲劳极限．尽管不存在余高,焊接接头表面不存在应力集中,但是大部分试件仍然在焊接接头处断裂．通过扫描电子显微镜分析断口可以观察到,裂纹源大部分处于表面机械加工微痕及次表面微观缺陷处．另外,焊接接头中缺陷引起的“鱼眼”与母材中的“鱼眼”并不完全相同,前者的鱼眼中不存在视觉黑暗区．     

带裂纹的悬索桥主缆钢丝的断裂强度分析

基于实桥的缆索钢丝裂纹"先圆后扁"的扩展特征规律,提出了一种实用的拟合几何修正系数,将圆形前锋裂纹与直线形前锋裂纹的公式拟合,评估悬索桥主缆的带裂缝的钢丝断裂强度.该公式简单实用,计算精度令人满意,为缆索钢丝的剩余强度评估提供了快速途径.计算结果表明,断裂韧性方法比净截面理论更适合有裂缝钢丝的失效分析.     

热处理对GCr15钢性能的影响

本文研究ＧＣｒ１５钢的各种热处理强韧化。通过降低淬火奥氏体化温度，控制马氏体Ｍ中含碳 量，改变Ｍ形态，减小Ｍ领域尺寸；或经高温固溶炭化物超细化予处理；或以等温淬火获得（Ｂ下 ＋Ｍ）混合组织。所有这些处理，都可使ＧＣｒ１５钢获得不同程度的强韧化，对冲击韧性、静弯强 度、压溃强度、断裂韧性、耐磨性和接触疲劳寿命都产生有利的影响。     

Ultra-high cycle fatigue behavior of high strength steel with carbide-free bainite/martensite complex microstructure

The ultra-high cycle fatigue behavior of a novel high strength steel with carbide-free bainite/martensite (CFB/M) complex microstructure was studied. The ultra-high cycle fatigue properties were measured by ultrasonic fatigue testing equipment at a frequency of 20 kHz. It is found that there is no horizontal part in the S-N curve and fatigue fracture occurs when the life of specimens exceeds 107 cycles. In addition, the origination of fatigue cracks tends to transfer from the surface to interior of specimens as the fatigue cycle exceeds 107, and the fatigue crack originations of many specimens are not induced by inclusions, but by some kind of "soft structure". It is shown that the studied high strength steel performs good ultra-high cycle fatigue properties. The ultra-high fatigue mechanism was discussed and it is suggested that specific CFB/M complex microstructure of the studied steel contributes to its superior properties.     

船用65Mn钢高周疲劳强度研究

介绍用20kHz超声波振动疲劳试验机对船用65锰钢的超高周（10^10周）疲劳强度研究结果．研究发现：该种材料的高周到超高周区间疲劳强度随材料寿命的加大呈明显减小，即S—N曲线呈明显下降．这一结果与传统的假说认为该区间的疲劳强度为水平渐近线或为一定值明显不同；以往所做的研究中，高频区的试件破坏都为内部原因所致，而这一次还发现构件表面裂纹同样可导致高周区的疲劳破坏．研究的结果提醒船舶规范的制定者或船舶设计制造者，对各种可能达到高周疲劳的船舶钢材要考虑其高周区的疲劳强度降低问题，这样才能保证这部分结构安全可靠．     

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.     

690合金传热管疲劳裂纹扩展研究

采用销加载拉伸方法和直流电压降法测试技术,测量了室温和高温325℃空气中3种不同工艺的690合金传热管的疲劳裂纹扩展速率.试验采用Paris-Erdogan公式进行拟合分析,证明了结果的真实性和可靠性.高温加速了疲劳裂纹扩展.由疲劳裂纹扩展速率曲线可以预测出3种690管材在高温325℃下的门槛应力强度因子幅值ΔKth,扫描电子显微镜下观察断口形貌,疲劳裂纹的扩展为穿晶形式,在穿晶断口上观察到明显的疲劳辉纹和微塑性区.     

表面强化处理钢的疲劳断裂韧性

本文首次把疲劳断裂韧性概念引入到表面化学热处理强化钢中。试验结果表明:在较低过载应力下存在内部疲劳裂纹时,“鱼眼”半径可定义为临界裂纹半长;对每一处理状态,疲劳断裂韧性可视为一定值;除强度和塑性外,表面化学热处理钢中所特有的残余应力对疲劳断裂韧性也具有重要的影响;在碳氮共渗层中,当裂纹向着高碳含量方向扩展时,残余压应力对裂纹的扩展起着显著的抑制作用。     

钢棒/环氧拔出试件界面端奇异应力场强度表征及其试验测试

传统复合材料界面强度细观试验采用界面端部脱粘时的剪切应力作为界面剪切强度的表征,而理论分析表明双材料界面端应力场存在奇异性。在分析拔出试件界面端应力奇异性的基础上,对钢棒/环氧复合材料在宏观尺度进行断裂韧性的试验测试,所得结果与压入试件界面端试验结果比较,表明不同类型界面端断裂韧性也不相同,其中原因有待深入研究与分析。