7475-T7351铝合金厚板的断裂韧性

以25 mm厚7475-T7351铝合金板材为对象,研究板材的断裂韧性及其各向异性,借助光学金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)的观察及分析探讨该板材组织与断裂韧性的关系。研究结果表明:7475-T7351铝合金板材具有良好的断裂韧性,但存在一定的各向异性,L-T向的断裂韧性值KIC=43.80 MPa·m1/2,较T-L向的KIC=36.31 MPa·m1/2高约20%;在L-T向断口上以穿晶韧窝为主,而在T-L向断口上沿晶断裂比例增加;韧窝中大都可以观察到含杂质Fe元素的粗大硬脆第2相粒子;板材中扁平状晶粒及粗大硬脆第2相的分布是造成其断裂韧性各向异性的原因。     

海洋大气腐蚀对7475铝合金疲劳性能的影响

针对海洋大气环境下金属腐蚀严重的问题,研究了海洋大气腐蚀对7475铝合金疲劳性能的影响,提出了7475铝合金的腐蚀防护措施。首先对在海南暴晒1年的7475铝合金不同表面状态的疲劳寿命进行测定,其次运用概论统计中的T检验和F检验处理疲劳数据,并采用扫描电子显微镜（SEM）观察疲劳断口形貌,分析海洋大气腐蚀对7475铝合金疲劳性能的影响,最后得出了7475铝合金腐蚀防护措施。结果表明：在海南海洋大气环境中暴晒1年后,涂漆的7475铝合金疲劳寿命最长,不涂漆的7475铝合金表面出现明显的点蚀,从而降低材料寿命;不涂漆胶结装配的7475铝合金主要在与TC18钛合金连接处发生严重腐蚀,疲劳寿命略有降低;7475铝合金表面涂漆,可以有效防止其在海洋大气环境中的严重腐蚀。     

两栖飞机铝合金的中低应变率力学性能

为研究水陆两栖飞机用航空铝合金材料在中低应变率区间内的动态力学性能,在常温下针对飞机船底壁板结构用7475-T761和7055-T76511铝合金采用电子式万能材料试验机开展准静态及低应变率拉伸实验,采用高速液压伺服试验机开展中应变率动态拉伸实验,获得了0.005~500 s-1区间内的铝合金应力-应变曲线,拟合和验证了Johnson-Cook本构模型。结果表明：在应变率0.005~500 s-1区间内,7475-T761和7055-T76511铝合金均呈现出了显著的应变率强化效应;从准静态向中应变率增加,7475-T761铝合金的失效应变随着增大,而7055-T76511铝合金先降低后增加;7475-T761铝合金表现出了显著的应变硬化效应,而7055-T76511铝合金应变硬化效应相对较弱;两种铝合金的断口形貌均未表现出明显的颈缩现象;拟合得到的Johnson-Cook本构模型能够较好表征两种铝合金材料的动态力学性能,最大均方根误差为13.7 MPa。     

应力集中对2024铝合金高周疲劳寿命的影响

研究了2024铝合金常温下的高周疲劳性能,获得了2024铝合金在不同应力状态下的S-N曲线.分析了疲劳试样的断口形貌和裂纹萌生/扩展机理,以及疲劳试样的组织结构与疲劳性能之间的关系.结果表明,疲劳极限随着应力集中系数的增加而降低,当应力集中系数相同时,疲劳极限随着应力比的减小而降低;2024铝合金的疲劳断口以穿晶断裂为主;第二相颗粒起到了阻碍疲劳裂纹扩展的作用,使2024铝合金的高周疲劳强度得到了明显提高.     

铝合金表面防护体系的腐蚀疲劳性能

通过实验研究了 2 0 2 4 -T3铝合金四种表面防护处理工艺的腐蚀疲劳性能 .结果表明 ,在4 5℃酸性盐水中铬酸阳极化抗腐蚀疲劳性能优于硫酸阳极化 ;表面阳极化后涂H0 6-2锌黄底漆可显著提高抗腐蚀疲劳性能 .通过对实验结果的定量分析 ,分别给出铝合金四种表面防护处理工艺在加载频率为 1 .2 5Hz、4 5℃酸性盐水中的腐蚀疲劳寿命表达式 .     

航空铝合金预腐蚀疲劳寿命退化规律

航空铝合金材料在服役过程中常因腐蚀损伤而导致疲劳断裂问题,通过采用扫描电镜及疲劳寿命测试等方法,研究了不同预腐蚀损伤对2xxx铝合金在不同应力比下疲劳寿命的影响,探讨了预腐蚀损伤对疲劳裂纹萌生扩展的影响机理.结果表明:预腐蚀损伤对2xxx铝合金材料疲劳寿命的影响显著,材料的疲劳性能随着腐蚀损伤程度的增加而明显下降.同时建立了预腐蚀损伤对材料疲劳极限的影响系数C-T-R模型,材料疲劳极限的影响系数C随着预腐蚀时间的增加或者应力比R的增加而变大.断口分析表明,预腐蚀损伤的存在导致裂纹萌生寿命大大缩短,裂纹萌生由单源转变为多源,并且均萌生于腐蚀坑处.     

利用表面纳米化技术改善AZ31镁合金的弯曲性能

镁合金因为其低密度和高比强度,成为新一代的结构材料。对比钢铁和铝合金,镁合金板材的弯曲成型性能相对较差。对于如何提高其成型性能成为了近年来的研究重点。表面纳米化是一种有效提高镁合金强度和表面硬度的手段,然后镁合金在表面纳米化之后,其塑性会明显降低,从而影响成型性能。 本文通过超声喷丸的方式,在镁合金的表面制备了不同厚度（51–145 μm）的纳米层,研究了表面纳米化之后的AZ31镁合金板材的V型弯曲性能。通过研究发现,双面纳米化处理的镁合金表现出和未处理相近的弯曲性能。同时,单面处理的板材表现出优于未处理板材的弯曲性能。当纳米层在弯曲过程中位于单侧处理的板材的内测,其改变了板材中性层在弯曲过程中的外移趋势,从而提高了弯曲性能,研究表明这种提高是非常有限的。在超声喷丸5 min处理的板材中,其中性层偏移最少,更厚的纳米层使得中性层偏至板材内测,从而降低弯曲性能。当纳米层在弯曲过程中位于板材的外层时,板材的弯曲性能也得以提高并且提高程度随着纳米层厚度的增加而增加。这是因为纳米材料在弯曲过程中导致了应力应变的再分布。在板材外层增加纳米层后,其弯曲顶端得到了应力更大应变更小的一种分布情况,而这种分布有利于纳米化后的板材的弯曲,从而阻止了裂纹的产生,提高了弯曲性能。     

再生骨料取代率对再生混凝土弯曲疲劳性能的影响

开展再生骨料混凝土(recycled aggregate concrete, RAC)在3种应力水平(S=0.6、 0.7、 0.8)下的等幅弯曲疲劳试验.结果表明:随着再生骨料取代率的增加,再生混凝土的总孔隙率增大,弯曲疲劳寿命减小;与普通混凝土相比,再生骨料取代率100%时的再生混凝土疲劳寿命下降了46.3%～63.6%,总孔隙率由13.71%增长至18.32%; RAC的弯曲疲劳寿命服从两参数Weibull分布,再生骨料会增大混凝土弯曲疲劳寿命的离散性;在失效概率为0.50时,再生混凝土在再生骨料取代率为0%、 50%、 100%时的疲劳极限分别为0.55、 0.54、 0.55,再生骨料混凝土在高周疲劳下具有与普通混凝土相近的疲劳性能.     

5A06铝合金平板激光诱导热成形试验研究

5A06铝合金具有良好的塑性、断裂韧性、焊接性能及耐腐蚀性,是航天器舱体的首选材料。为探索其在激光诱导下的成形特性,通过试验研究了激光功率、扫描速度、光斑直径、扫描次数等工艺参数对板材弯曲角度的影响规律;并通过比较扫描前后板材的金相组织、硬度、强度等性能的变化,揭示了激光扫描对材料性能的影响情况。试验结果表明:激光诱导热成形可以有效地使5A06铝合金板材发生弯曲,通过合理选择工艺参数可以实现板材任意角度的弯曲;板材经激光扫描后,其晶粒细化、硬度提高但强度变化不大。     

建筑用铝合金的疲劳性能试验

作为一种建筑金属材料,铝合金对应力集中和裂纹比较敏感。经过固熔热处理、人工时效、挤压成型等处理后,铝合金构件的疲劳强度相对较低,抗疲劳能力差。为研究6061-T 6和6005-T 5两种典型的铝合金材料的疲劳性能,通过常规试验方法分别对这两组铝合金光滑板试件进行了轴向拉伸疲劳试验。在循环次数为104~2×106时测定了两种材料的S-N曲线。试验结果发现:铝合金的疲劳强度大致与抗拉强度成正比,抗拉强度高的疲劳强度也高。     

低碳合金钢18CrNiMo7-6齿轮弯曲疲劳试验研究与误差分析

齿轮弯曲疲劳试验是评价齿轮弯曲疲劳性能的重要手段,为保证试验结果的准确性,探究试验过程误差对试验结果的影响。根据GB/T 14230—1993《齿轮弯曲疲劳强度试验方法》中的B试验法以跨五齿对称加载方式制定弯曲疲劳试验方案,进行有限元仿真与电阻应变片测试验证试验方案的正确性,采用升降法开展18CrNiMo7-6喷丸齿轮弯曲疲劳试验,分析齿轮几何精度、装夹误差以及设备加载精度对弯曲疲劳试验结果的影响。结果表明：试验方案计算齿根弯曲应力与有限元仿真以及电阻应变测试的结果最大误差为8.7%,满足工程需求;99%可靠度下18CrNiMo7-6喷丸齿轮弯曲疲劳极限为642 MPa,相比国标中MQ级的500 MPa提高28%,标准设计偏保守。齿轮的几何精度以及试验设备精度对弯曲疲劳试验结果影响较大,考虑误差综合作用对试验结果的影响为2.43%。     

公路早期部分预应力混凝土T梁腐蚀疲劳性能试验分析

我国早期建造、处于腐蚀环境的在役公路预应力混凝土T梁桥面临严峻的腐蚀疲劳问题.为探讨此类桥梁的腐蚀疲劳性能，基于上世纪80年代公路部分预应力混凝土T梁标准图设计试验模型，开展特定钢绞线锈蚀率(设计锈蚀率为10%)下不同疲劳荷载幅值的部分预应力混凝土T梁模型的弯曲疲劳试验，获得模型梁在循环荷载作用下的跨中挠度、梁底纵向钢筋和受压区混凝土应变、竖向裂缝宽度等的发展规律及疲劳寿命.试验结果表明：在钢绞线腐蚀较为严重时，模型梁的弯曲疲劳破坏特征为受腐蚀钢绞线发生无征兆的断丝破坏，且受压区混凝土未出现被压碎现象，破坏模式为脆性破坏；在钢绞线锈蚀率基本相同时，模型梁的受弯性能随着疲劳荷载幅值的增大而显著下降，且其疲劳寿命也随着疲劳荷载幅值的增大而急剧下降.基于应力-寿命(S-N)理论，提出钢绞线锈蚀后的部分预应力混凝土T梁的疲劳寿命预测公式，可用于初步评估钢绞线锈蚀后的部分预应力混凝土T梁的疲劳寿命.     

B型套筒角焊缝力学性能模拟实验

X80钢管道的环焊缝缺陷一般采用B型套筒补强的方法。为了进行B型套筒角焊缝力学性能模拟实验,并探究超声冲击对其力学性能的影响,设计多组X80钢材质的品字形角焊缝试件,用以模拟补强管道的拉伸、弯曲、低周疲劳工况。采用万能实验机和疲劳实验机,测得超声冲击处理前后试件的最大拉伸力、最大弯曲载荷和拉伸力-循环次数曲线。实验结果表明,超声冲击处理角焊缝,对B型套筒结构的抗拉强度、弯曲强度、疲劳强度基本没有影响;在管道环焊缝完全开裂的极端情况下,B型套筒角焊缝能承受的极限弯矩约为管道母材的69%。实验结果可为确定B型套筒的适用条件提供基础数据。     

CFRP超高周三点弯曲疲劳热效应特性实验与数值模拟

针对复合材料超高周三点弯曲疲劳的温升问题,利用商用软件ABAQUS对实验过程中的热效应进行建模与数值模拟研究,得出了疲劳载荷作用下CFRP试样的主体产热阶段与位置,并根据冷却方案设定的基本原则,利用复合冷却方式开展了连续载荷作用下的超声疲劳试验,研究结果表明：CFRP不存在传统的疲劳极限。随着应力水平的改变,CFRP超高周三点弯曲疲劳破坏存在损伤竞争机制,低应力水平下损伤形貌主要以孔蚀形貌为主,高应力水平下主要以分层以及横向裂纹损伤形貌为主。     

基于弯曲和径向疲劳试验的车轮仿真分析

车轮在设计完成后,需要进行弯曲和径向疲劳物理试验,检验是否满足疲劳寿命的要求。为解决这种开发模式周期长、成本高的问题,基于弯曲和径向疲劳物理试验的方法,使用Creo和Ansys Workbench软件对材质为A356、规格为16×7 J的某型铝合金车轮,建立三维模型和有限元模型。给出仿真流程和仿真思路,采取静态分析模拟动态分析的方式,预测车轮疲劳寿命和安全系数。仿真结果表明,两种试验仿真中最大应力出现的位置与物理试验的位置相一致,验证了有限元方法预估车轮寿命的有效性,从而可以根据分析结果对车轮进行优化设计。     

汽车变速箱圆柱齿轮弯曲疲劳p-S-N曲线测定

利用大小两级载荷,对国产某汽车变速箱倒档圆柱齿轮单齿弯曲疲劳强度进行了试验.通过对试验数据的处理,表明该齿轮单齿弯曲对数疲劳寿命在高低载荷级下均呈正态分布,在高低载荷级下的成活率分别与其弯曲疲劳寿命对数之间存在线性函数关系,以及不同成活率下的p S N曲线和齿轮单齿弯曲疲劳极限.为进一步研究齿轮弯曲疲劳强度提供了基本曲线和数据.     

超高韧性水泥基材料桥面连续构造的疲劳试验

通过3个桥面连续构造节点的疲劳试验,分析不同材料(普通混凝土和超高韧性水泥基材料(UHTC))和配筋下桥面连续构造的疲劳性能.试验结果表明:在疲劳荷载作用下,UHTC材料表现出了明显的多缝开裂和延性破坏特征;在同等应力条件下,UHTC材料桥面连续构造节点的疲劳寿命是普通钢筋混凝土试件的3倍以上;相同荷载作用下,相比于普通混凝土,UHTC能有效减缓钢筋应变幅的增长,减缓桥面连续构造在疲劳荷载作用下的刚度退化,从而大大提高了桥面连续构造的疲劳寿命.     

铝合金车轮强度有限元分析研究

针对铝合金车轮动态弯曲疲劳问题,建立了车轮弯曲实验的静态有限元模型,然后使用商用有限元软件LS-DYNA的隐式计算方法,对铝合金车轮在弯矩作用下的应力分布进行了仿真分析.通过对四个典型状态下车轮主应力分布情况的仿真结果评价,确定了铝合金车轮上最易导致疲劳裂纹产生的高应力区域.该计算机模拟实验平台的建立对铝合金车轮的前期设计开发具有重要的指导意义.     

20CrNi2MoA渗碳淬火齿轮弯曲疲劳可靠度研究

２０ＣｒＮｉ２ＭｏＡ渗碳淬火齿轮弯曲疲劳强度的可靠度试验在英国产ＳＴＲＯＮ１６０３型电磁谐振疲劳试验机上进行．短寿命区采用４级恒定应力水平的成组试验法,长寿命区采用应力升降试验法．在试验数据基础上,拟合出完整的Ｃ──Ｒ──Ｓ──Ｎ曲线,并获得各种可靠度下的弯曲疲劳极限值．     

25Cr2MoV离子渗氮齿轮弯曲疲劳可靠度研究

２５Ｃｒ２ＭｏＶ离子渗氮齿轮弯曲疲劳强度的可靠度试验是在ＳＴＲＯＮ１６０３型电磁谐振疲劳试验机上进行的．短寿命区采用４级恒定应力水平的成组试验法；长寿命区采用应力升降试验法．对试验结果数据进行了统计学处理，拟会出完整的Ｃｎｄ──Ｓ──Ｎ曲线并获得各种可靠度下的弯曲疲劳极限值．