桥式起重机桥架疲劳裂纹扩展的数值分析

采用有限元方法,计算某桥式起重机桥架的最大主应力分布,通过应力状态判断桥架某处裂纹的主要断裂类型,并利用扩展有限元方法(XFEM),计算桥架在最大载荷和最小载荷两种状态下不同裂纹长度时裂纹的尖端应力强度因子(SIF),由此根据Paris疲劳裂纹扩展公式的基本理论,描述该处疲劳裂纹扩展的基本规律,建立裂纹长度与交变应力循环周期数的函数关系,对起重机桥架裂纹短期内快速扩展的原因给出量化分析。结果表明,低应力的循环作用是该处裂纹形成和快速扩展的原因。     

原位TiC颗粒细化喷射沉积7075铝合金组织的机理

采用原位反应喷射沉积法制备TiCP/7075(TiCP体积分数为2.91%)铝合金,观察其微观组织. 应用Image Tool软件及平均截线法统计平均晶粒尺寸,并与喷射沉积7075铝合金进行对比. 发现前者的晶粒尺寸比后者减小50%左右,表明原位TiC颗粒对喷射沉积7075铝合金组织具有显著的细化作用. 从形核的属性、速度以及过程的晶体学分析对其细化机理进行了解释.     

基于改进神经网络的疲劳裂纹扩展速率预测

裂纹的萌生与扩展是一个复杂的非线性动力学过程,裂纹扩展速率具有非线性动力学系统的混沌现象和自组织特征.将BP神经网络和L-M贝叶斯正则化算法相结合,可使BP神经网络在推广能力、收敛速度和逼近精度上能够获得很大的提高.文章利用16MnR钢CT试样实测数据进行网络训练,训练好的神经网络可以对该材料的疲劳裂纹扩展速率进行较为精确的预测.     

基于裂纹扩展的齿轮弯曲疲劳寿命仿真分析

从齿轮内部存在缺陷这一事实出发,研究不同载荷、不同缺陷位置对齿轮寿命的影响.根据齿轮无损探伤验收标准设定的初始缺陷,应用边界元分析软件FRANC3D(fracture analysis code in 3dimensions)计算了裂纹前沿不同位置处的应力强度因子,对齿轮在不同载荷条件下进行裂纹扩展的仿真,得到不同载荷条件下载荷循环次数与裂纹长度关系曲线及齿轮寿命与齿根应力幅值曲线.     

残留压缩应力对倾斜裂纹变形的影响

对于具有中心孔的混合型条件下的裂纹,提出了用沿着裂纹的不连续变位量来直接计算裂纹的Ⅰ型和Ⅱ型应力扩大系数(KⅠ)mes和(KⅡ)mes的方法.在拉伸载荷的作用下,利用这种方法讨论了裂纹上下表面接触和裂纹周围存在的压缩残留应力对(KⅠ)mes和(KⅡ)mes产生的影响.其结果是,压缩残留应力的存在使(KⅠ)mes减小的同时,裂纹上下表面的相互接触使(KⅡ)mes下降.     

固溶温度和稳定化工艺对GH864合金疲劳裂纹扩展特征的影响

研究了不同固溶温度和稳定化处理工艺后GH864合金的裂纹扩展情况.通过分析合金的微观组织,断口形貌以及lga--lgNi/Nf、da/dN--a及da/dN--N曲线特征,定量计算了裂纹萌生期、稳态扩展期及失稳瞬断期在整个疲劳断裂过程中所占比例,并进一步分析影响各自比例的微观组织因素.结果表明:随着固溶温度的升高,晶粒尺寸增加,合金的裂纹扩展速率降低,同时裂纹的萌生期的比例降低,而裂纹的扩展期比例则会增加;随稳定化时间的延长和温度的升高,晶界碳化物析出量增加,降低了合金的裂纹扩展速率,但是裂纹萌生期的比例在逐渐增加.     

压力容器低周疲劳裂纹扩展率的工程计算方法

针对工程上常见的破坏性极大的压力容器的疲劳问题 ,提出了一个适合于压力容器的弹塑性疲劳裂纹扩展率计算公式 .该公式采用弹塑性分离的形式 ,主要适用于Paris区和高速扩展区的一部分 .通过公式的验证 ,说明该公式的合理性 ,并给出了便于应用的工程计算方法 .     

电磁铸造2024铝合金组织性能研究

利用电磁铸造技术和普通连续铸造技术铸造了2024变形铝合金;采用光学显微镜和扫描电镜分析了其显微组织,并对其进行了固溶处理加入工时效,实验结果表明,电磁铸造锭内部组织细小均匀,有较高的硬度和良好的疲劳性能;电磁铸造试样的硬度接近普通连续铸造试样的2倍,疲劳性能约是普通连续铸造试样的3倍,电磁铸造试样还有良好的耐磨性,磨损量是普通连续铸造试样的一半,磨损面上浅的犁槽和小的磨损碎片,表明电磁铸造试样的磨损机制是磨料磨损和粘着磨损;而基体上大量的塑性变形和大块磨损碎片,表明普通连续铸造试样的磨损性能较差,磨损过程主要是磨料磨损和破碎脱落过程。     

碳化硅氧化对硬铝基复合材料力学性能的影响

分析比较了原始态碳化硅颗粒与莫来石纤维混杂增强硬铝和氧化态碳化硅颗粒与莫来石纤维混杂增强硬铝复合材料的微观结构与力学性能．结果发现,后者的弯曲强度明显低于前者,微观分析表明,后者发生界面反应生成脆性化合物并使基体中的时效强化相减少是其强度降低的原因．     

SiC_p/Al_2O_(3f) 混杂增强 2024Al 复合材料摩擦磨损性能的研究

研究了２０２４铝合金、ＳｉＣｐ／Ａｌ２Ｏ３ｆ混杂增强２０２４Ａｌ复合材料与汽车刹车材料对磨时的摩擦磨损性能．借助扫描电镜对磨损形貌的观察,分析了材料的磨损机理．在本研究的试验条件下,２０２４铝合金的磨损极为严重,ＳｉＣｐ／Ａｌ２Ｏ３ｆ混杂增强２０２４Ａｌ复合材料的耐磨性能良好．由于ＳｉＣｐ／Ａｌ２Ｏ３ｆ混杂增强２０２４Ａｌ复合材料的密度较低,因而该材料在汽车工业中有广泛的应用前景．     

Friction-stir-welded overaged 7020-T6 alloy joint: an investigation on the effect of rotational speed on the microstructure and mechanical properties

Commercial A7020-T6 plates in the overaged state were subjected to friction stir welding with four different tool rotational speeds of 500, 710, 1000, and 1400 r/min and a single traverse feed rate of 40 mm/min. The resultant changes in the welding heat input, microstructure, and the mechanical properties of the joints were investigated. The changes were related to the processes of growth, dissolution, and re-formation of precipitates. The precipitate evolution was examined by differential scanning calorimetry, and the microstructural analysis was conducted using optical, scanning, and transmission electron microscopes. The results showed that the grain size in the stirred zone(SZ) decreased substantially compared with the base metal, but increased with tool rotational speed because of the rise in temperature. We found that the width of the heat-affected zone increased with tool rotational speed. The hardness and the tensile strength in the SZ increased with increasing heat input compared with the base metal in the overaged condition. This recovery in mechanical properties of the joints can be attributed to the dissolution and re-formation of precipitates in the SZ and the thermomechanically affected zone. This process is referred to as an "auto-aging treatment."     

T型焊接接头中疲劳裂纹扩展的三维边界元模拟

T型焊接接头在钢结构中十分常见 ,它往往因初始微裂纹的疲劳扩展而导致断裂破坏。该文应用边界元( BEM)子域法 ,研究 T型焊接接头中三维混合模式表面裂纹的疲劳扩展问题。按照 T型焊接接头的实验模型建立边界元计算模型。基于端点附近裂纹前沿线位于椭球面上的假设 ,用间接方法求出裂纹前沿线的两个端点。当裂纹扩展时 ,计算网格可以自动进行重新划分。文中对裂纹扩展长度和方向提出了一种扩展准则 ,并与其他准则和实验结果进行了比较。计算结果表明 ,提出的扩展准则是有效的     

Fe3Al合金晶体点阵的Mossbauer谱测定与分析

利用Ｍｏｓｓｂａｕｅｒ谱仪测定了Ｆｅ－２８Ａｌ和Ｆｅ－２８Ａｌ－５Ｃｒ合金ＤＯ３型晶胞的Ｍｏｓｓｂａｕｅｒ参数，结果表明，固溶元素Ｃｒ将取代ＤＯ３晶胞Ｉ、Ⅲ位置的Ｆｅ原子。利用上述结果，即可依据相关的电子理论对Ｆｅ３Ａｌ合金晶胞的价电子结构进行计算并建立其键络模型。     

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。     

钢制试件拉伸断裂及疲劳开裂声发射特征分析

设计钢制试件拉伸断裂和疲劳开裂两种损伤过程的声发射监测试验,对采集到的声发射信号进行参数分析,结合红外热成像检测结果,研究声发射信号特征参数与试验过程中试件力学行为之间的相关性.研究结果表明:拉伸断裂和疲劳开裂过程中试件声发射信号的能量、振铃计数、幅值等声发射信号特征参数能够很好地表征试件损伤过程的力学性能演化规律;试件出现损伤时所发出的声发射信号能量幅值主要分布在65～80 dB;声发射技术用于工程结构的健康监测是可行和有效的.     

Al_2O_3-TiC 和 Al_2O_3-TiB_2 的热力学分析

从理论上对铝热剂燃烧合成复相陶瓷Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＣ和Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＢ２的绝热温度及产物中Ａｌ２Ｏ３的熔化率进行了研究．随着预热温度的升高或稀释剂含量的降低,反应体系的绝热温度升高,但在２３０３Ｋ处均出现一个平台,其原因是Ａｌ２Ｏ３的熔化率不固定,在０～１之间变化．随预热温度的升高,燃烧反应能够自我维持的临界稀释剂的添加量也增多．     

残余应力对接触疲劳裂纹萌生寿命的影响

采用光学显微镜跟踪测量法研究了支承辊钢滚动接触疲劳垂直短裂纹的形成和不扩展特性。结果表明:这种短裂纹生成很快、初始扩展速率非常高,但很快就停止扩展;经过大约表面损伤寿命的70%~80%周次循环后,一部分短裂纹又转向沿圆周方向且平行于表面扩展,并具有长裂纹扩展特征。利用垂直短裂纹的这种不扩展特性及其可跟踪性,将其转向扩展作为区分长短裂纹分界点判据。根据这种判据,实验测得残余拉压应力下的寿命比为0.5~0.54,与理论计算的残余拉压应力下的寿命比0.333~0.375相差较大。     

混合稀土对AB5贮氢合金织构生长特性影响的PLS研究

利用偏最小二乘法（PLS）研究混合稀土组成对贮氢合金的织构生长特性的综合影响,并提出了合金织构择优取向的判据。对于平行于柱状晶织构,择优取向（101） (201)晶面受Nd的影响最为敏感,Ce的影响最小,同时Ce对择优取向的作用与La,Pr,Nd的作用相反;对于垂直柱状晶织构,择优取向（200） (110)晶面受Pr的影响最为敏感,而受Nd的影响最小。     

含缺口受拉平板三维应力场及其对脆性破坏的影响

含尖缺口受拉平板三维应力场 ,在理论上已有多种解析解法但演算复杂。该文从 Neiber解析法出发 ,导出含尖缺口受拉平板三维应力场的实用简化计算方法。对于脆性破坏最有意义的是裂缝尖端附近的应力状态 ,经过理论计算 ,简化解在距离裂缝一定范围内的误差只有 1.2 %。研究了裂缝尖端附近三维应力分布 ,及沿厚度方向的应力分布。结果表明 :应力集中区常处于三向受拉状态 ,其塑性发展受到限制 ,因而极易发生脆性破坏     

原位颗粒含量对半固态7075铝合金组织的影响

制备具有不同原位TiC颗粒含量的喷射沉积7075铝合金,在610℃和620℃进行二次加热并保温30min,淬火固定半固态组织.采用扫描电镜观察其组织,利用平均截线法统计其晶粒尺寸,分析不同颗粒含量对喷射沉积7075铝合金半固态组织的影响规律.结果表明:当TiC颗粒含量达到2.91%(体积分数)时已经产生良好的钉扎效果,使得合金基本保持喷射沉积组织特征,能够满足后续的半固态成形工艺要求;TiC颗粒含量超过2.91%后,晶粒尺寸会进一步减小,但晶界上的颗粒明显增多并呈网状分布;TiC颗粒含量小于2.91%时,局部区域发生晶粒的异常长大现象,使合金组织的均匀化程度下降.