新型耐热钢的高温低周疲劳性能

研究了新型锅炉用耐热钢ＨＣＭ２Ｓ钢和Ｐ９１钢的高温低周疲劳性能．结果表明,ＨＣＭ２Ｓ钢和Ｐ９１钢均为循环软化材料．通过ＴＥＭ分析发现：ＨＣＭ２Ｓ钢的循环软化与富碳小岛中的马氏体板条回复、稳定位错胞的形成和Ｍ６Ｃ的生成有关,Ｐ９１钢的循环软化则与位错密度降低、位错重新分布引起的强化作用减弱有关,而Ｍ２３Ｃ６粗化只是Ｐ９１钢初始软化后,其强度不断降低的一个原因．同时,还给出了ＨＣＭ２Ｓ钢和Ｐ９１钢的应变－寿命方程     

耐热钢的概率疲劳损伤力学模型研究

针对火电厂常用耐热钢发生疲劳损伤问题时的三个主要宏观特征,即损伤性、概率统计性和损伤局部性,建立起能够全面描述疲劳问题的概率疲劳损伤力学理论与方法．首先,基于不可逆热力学建立的连续损伤力学,研究了疲劳问题的特征性体积单元ＲＶＥ（ＲｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅＶｏｌｕｍｅＥｌｅｍｅｎｔ）;其次,应用概率统计方法研究了概率性体积单元ＰＶＥ（ＰｒｏｂａｂｉｌｉｓｔｉｃＶｏｌｕｍｅＥｌｅｍｅｎｔ）;最后,根据耐热钢疲劳失效首先是在最薄弱的环节处产生和上述各特征性单元之间的相互影响,从而造成疲劳损伤总是局部性的突出特性,进一步采用数理统计学中最薄弱环节理论,并引入表现各单元间相互影响的局部性算子来推求基于ＰＶＥ单元的概率描述的耐热钢疲劳损伤场．从而建立起描述耐热钢的概率疲劳损伤特性的循环应力应变场、ＰＶＥ单元体表达和概率特性估算的基本表达式．试验与计算结果表明,该模型更加合理且具有很强实用性     

X12CrMoWVNbN10-1-1转子钢室温低周疲劳特性

采用应变控制对超超临界汽轮机转子钢X12CrMoWVNbN10-1-1进行室温低周疲劳试验,并对试验结果进行了讨论.拟合了循环应力-应变曲线和应变-寿命曲线,得到该材料的室温低周疲劳特性参数,包括Ramberg-Osgood参数和Manson-Coffin参数,推测出该材料的转变寿命.对低周疲劳试验开始和结束两个阶段的拉压应力峰值、拉压卸载弹性模量以及迟滞回线面积进行了对比分析,并对不同应变幅控制的低周疲劳对应的应力变化进行了讨论.     

球墨铸铁低周疲劳特性的研究

通过对球墨铸铁 QT60-10 材料低周疲劳性能的实验研究,获得了该材料的循环应力-应变曲线和应变-寿命曲线,实验证明球墨铸铁在拉伸和压缩载荷作用下应力-应变响应具有不对称性,提出了以应力和应变范围处理实验数据的方法。本文还给出了与其它两种球墨铸铁低周疲劳性能的对比,为设计选材提供了依据。     

低周疲劳过程中金属试样的表面热耗分析

通过红外热象仪对４０ＣｒＮｉＭｏＡ板试样在低周疲劳过程中的表面温度场测量及热分析计算，得到了试样表面热耗率的分布及其变化规律。     

两种高强度钢丝低周疲劳寿命的研究

本文采用恒应变幅（△ε）低周疲劳试验方法，测定了高碳Ｐａｔｅｎｔｉｎｇ高强度钢丝和低碳ＬＡＨＳ钢丝的循环应力幅（△σ）和最大应力（σｍａｘ）与循环周次（Ｎ）之间的关系。研究了温形变处理对钢丝低周疲劳寿命的影响。得出，温形变处理可提高低周疲劳寿命３０％～３５％。对这类钢丝的低周疲劳损伤进行了评价。     

10CrNiMo高强钢的低周疲劳特性

采用圆形横截面光滑试样,通过轴向不同应变幅控制的低周疲劳试验,研究了10CrNiMo高强钢的低周疲劳特性,包括循环应力-应变行为、应变-寿命特点、循环应力响应及其力学滞后现象,给出了相应的疲劳参数、循环软硬化特性及应变滞后规律.对裂纹扩展方向及试样疲劳断口的观察表明:裂纹扩展面与轴向力呈现多角度关系,裂纹萌生于试样表面,沿断口周边分布,且具有多源性;疲劳裂纹主要以锐化--钝化机制扩展.     

一种新型的低周疲劳裂纹扩展速率模型

基于低周疲劳裂纹扩展机制,假设裂纹尖端循环塑性区内应变分布服从HRR理论解,利用裂纹尖端锐化、钝化启裂低周疲劳裂纹扩展机制,结合Ramberg-Osgood循环应力应变曲线和Manson-Coffin疲劳寿命曲线等断裂力学理论,推导出一种新的低周疲劳裂纹扩展速率数学模型.与30Cr1Mo1V和St-4340的低周疲劳裂...     

钢筋混凝土柱低周疲劳力学性能分析

在以往12根1/2比例钢筋混凝土柱低周疲劳试验研究基础上,分析了不同位移幅值下弯曲型破坏混凝土柱的累积损伤发展规律,重点研究了钢筋混凝土柱的强度退化、刚度退化、能量耗散等力学性能。研究结果表明：钢筋混凝土柱的低周疲劳破坏过程一般可分为损伤迅速发展、相持及破坏3个阶段;强度退化和刚度退化与构件的损伤过程发展一致,导致其产生的根本原因是构件弹塑性性质及损伤的发展;构件破坏时滞回耗能随加载路径不同而存在显著差异,裂缝的开展和分布状态对构件耗能能力有明显的影响。     

考虑低周疲劳损伤效应的钢筋混凝土柱Park-Ang损伤修正模型

针对现有钢筋混凝土构件损伤模型存在指标上下界不收敛、疲劳效应考虑不足等问题,提出了一种考虑低周疲劳效应的Park-Ang损伤修正模型.按照非线性叠加规律,调整模型最大变形和滞回耗能效应的组合形式.考虑低周疲劳效应的影响,通过遗传算法确定滞回耗能损伤的最优函数.以钢筋混凝土柱为研究对象,采用该修正模型进行了损伤评估,并与6种经典的损伤模型的评估结果进行了对比分析.结果表明,修正的Park-Ang模型适用于单调加载、变幅循环加载和等幅循环加载等各种加载路径的损伤评估,并且在构件失效状态的损伤计算误差小于10%,可以更准确地评估钢筋混凝土构件在任意加载路径下的损伤演化规律.     

低周疲劳对压力容器的影响

各种材料或结构在载荷的反复作用下,都会产生疲劳问题。疲劳破坏的现象极为广泛,它遍及每一个运动的部件,甚至有时看上去是静止的,只要它承受反复作用的载荷,就会导致疲劳破坏,尤其是对于炼油及化工装置,低周疲劳的影响对于压力容器破坏更为明显。     

焊接节点构造细节的低周疲劳试验研究

为了研究Q235低碳素钢平板对接焊接试件以及十字型承载V型坡口焊接试件的低周疲劳行为,采用等幅应变控制法对24个试件在不同塑性应变幅下的超低周疲劳性能进行了测试,拟合得到了两类焊接构造细节试件的疲劳寿命S-N曲线,并将测试结果与国际焊接协会发布的疲劳设计规程中同类焊接构造细节的S-N曲线进行对比.结果表明:平板对接焊接试件与十字型承载V型坡口焊接试件的裂纹起源不相同;在超低周疲劳范围内,两类焊接材料的损伤破坏主要包括材料延性损伤和循环疲劳损伤,比国际焊接协会中相同疲劳构造细节的高周疲劳寿命S-N曲线预期的疲劳强度更低,表现出更低的疲劳寿命.     

ST12材质焊接工字形钢支撑低周疲劳性能模拟及分析

前期的滞回性能模拟证实有限元可较精确地模拟ST12材质焊接工字形钢支撑试件表面的应力应变分布。采用基于应力应变的3种临界面损伤模型预测了支撑的低周疲劳损伤及寿命,结果表明临界面法可较精确预测裂纹开裂位置,预测结果均低于试验结果。基于临界面法的预测结果回归了寿命估算公式,并与基于试验结果的估算公式进行了比较分析,证实了影响支撑低周疲劳性能的主要因素是长细比和翼缘宽厚比。建议设计支撑时在满足"小震"不失稳的前提下,在规范允许的范围内,尽量采用具有较大长细比和较小翼缘宽厚比的支撑,以延长支撑的低周疲劳寿命。     

超载试验中TC18钛合金低周疲劳特性与断口分析

为了研究超载试验对TC18钛合金低周疲劳特性的影响,常温下,本文在恒幅低周疲劳和间隔超载载荷两种工况下,对两种厚度的β锻TC18钛合金中心开孔试样进行了研究,对其低周疲劳性能及断口形貌开展了深入探索。同时,在应力比和恒幅载荷相同的情况下,与无超载情况下的裂纹扩展速率进行了对比分析。疲劳试验结果表明：β锻TC18钛合金存在明显的超载迟滞效应;每100次恒幅载荷间隔2次1.3倍超载载荷时,低周疲劳寿命约为恒幅低周疲劳寿命的2倍。     

5CrNiMo钢的低周疲劳特性及其位错结构

用光滑圆柱形试样,在应变控制下测定了两种热处理状态5CrNiMo钢的低周疲劳性能.试验发现,应变幅△ε_t/2在0.6～1.8×10~(-2)范围内,两种状态试验钢均表现为循环软化特性,软化效应主要集中在前几周;试验钢的应变-寿命曲线符合Manson-Coffin关系,且高温处理有较好的低周疲劳性能.TEM分析表明,循环软化与塑性变形的不均匀性有关;软化现象是由于循环变形中位错结构转变成低密度、低内应力的位错胞状组织,以及细小碳化物受性错往复剪切不断碎化而回溶所引起的.     

基于修正Lv模型的低周疲劳寿命预估方法

当材料力学特性不同时,疲劳损伤程度受平均应力的影响不同,于是对Lv模型进行改进.首先,利用材料力学特性系数修正Walker指数,将修正后的指数引入Lv模型.同时,考虑正应变对疲劳寿命造成的影响,修正最大应力.其次,基于M-H模型对材料塑性部分的改进,修正Lv模型塑性变形部分.此外,因为2倍Walker指数对材料特性不敏感,所以引入敏感系数来提高材料受平均应力影响时的反应程度.最后,基于4种航空材料TA11、GH909、FGH96及GH4133合金的低周疲劳试验数据,对SWT模型、M-H模型、Lv模型及改进Lv模型的预估结果进行对比分析.结果表明,相比于其他3种模型,改进Lv模型预测结果具有较好的分散性,在预估精度和适用性等方面均具有较大优势.     

汽轮机焊接转子接头低周疲劳过程损伤变量的复合分析法

分析焊接转子接头的低周疲劳损伤过程对转子的安全性评估具有重要的指导意义。该文采用疲劳损伤力学的方法分析NiCrMoV钢汽轮机低压焊接转子1∶1模拟件接头低周疲劳过程。针对损伤变量表征方法中的弹性模量法和应力幅值法应用的局限性,并考虑循环前期循环软化(硬化)造成的材料损伤,提出了适用于循环软化材料或者循环前期出现短暂循环硬化、随后循环软化的材料的低周疲劳全过程损伤变量的分析方法——复合分析法。试验结果表明:在NiCrMoV钢汽轮机低压焊接转子接头的低周疲劳损伤过程分析中,采用复合分析法较弹性模量法和应力幅值法更为合理。     

橡胶增韧环氧树脂的低周疲劳行为

为了揭示橡胶增韧环氧树脂的低周疲劳行为,分别对１５份的端羧基丁腈橡胶（ＣＴＢＮ）增韧、１５份的奇士增韧剂增韧的酸酐环氧树脂和纯酸酐环氧树脂的低周疲劳寿命、循环应力应变行为和疲劳断口用扫描电镜（ＳＥＭ）进行了研究。橡胶增韧环氧树脂的低周疲劳行为得到明显改善,其疲劳寿命可提高３～２０倍;其循环应力应变滞回环稳定不变;疲劳断口有应力发白现象;应力发白区为疲劳裂纹形核和萌生区,其寿命占疲劳总寿命的大部分;ＳＥＭ观察显示出其两个主要的增韧机理——基体剪切屈服和空穴塑性体积增长,控制着疲劳裂纹的形核和萌生。     

基于钢筋低周疲劳的桥墩地震易损性分析

基于Coffin-Manson钢筋疲劳损伤模型,采用非线性纤维梁柱单元,对纵筋采用HRB335和HRB500E的圆柱形桥墩拟静力试验进行数值模拟,研究拟静力作用下低周疲劳对钢筋和构件承载力退化的影响.为了进一步研究钢筋低周疲劳对试件累积损伤的影响,将Takemura和Kunnath提出的两组不同加载模式下的拟静力试验进行数值模拟.结果表明:基于Coffin-Manson模型,采用纤维单元,在材料层面上考虑钢筋的低周疲劳,可以较好地模拟试件在不同加载模式下的累积损伤和承载力退化.     

涡轮叶片用GH4033高温低周疲劳特性实验研究

采用总应变控制方法,在INSTRON8032上对镍基高温合金GH4033在400、500、600、700 ℃温度下的疲劳行为进行了研究,用扫描电镜观察了疲劳断口.采用Manson-Coffin方程对实验结果进行了分析,得到了该材料的高温低周疲劳特性参数.从断口的扫描电镜照片中看出:高温疲劳失效断口的萌生区断裂机制为沿晶断裂,扩展区为沿晶和穿晶断裂的混合断裂,失稳断裂区为穿晶断裂.