AZ31B在腐蚀环境下的棘轮与低周疲劳性能研究

开发了适用于镁合金圆棒试样的在线腐蚀疲劳系统,通过在空气和磷酸盐缓冲液(PBS)中分别进行循环疲劳试验,研究了腐蚀环境对AZ31B棘轮和低周疲劳性能的影响.结果表明:在棘轮应变演化的3个阶段中,腐蚀环境下试样在瞬态阶段和稳态阶段的棘轮应变率与空气中的相似;镁合金的腐蚀速率和棘轮应变随应力幅值和平均应力的增大而增大,孪晶、退孪晶的出现使得试样对腐蚀环境的敏感性进一步增加;在腐蚀环境中,镁合金的疲劳寿命大幅缩减,与空气中的试验相比,寿命缩减率达到50%,~90%,;为了能够反映平均应力、应力幅值、腐蚀环境以及最大压应力对AZ31B的低周疲劳寿命的复杂影响,采用FP参数模型对AZ31B进行了寿命预测.基于修正的FP参数模型,较好地预测了AZ31B在腐蚀环境下的低周疲劳寿命.     

激光冲击、喷丸及其复合强化对TB6钛合金表面完整性及轴向疲劳性能的影响

 为了提升TB6钛合金旋翼的疲劳性能,研究了喷丸、激光冲击及两者的复合工艺等3种表面强化方法对钛合金表面完整性及高周疲劳性能的影响规律。采用白光干涉仪、X射线残余应力测试仪和扫描电子显微镜分别对加工前后试样的表面形貌、表面残余应力分布和微观组织等表面完整性特征参数进行了表征,并采用疲劳试验机分别测试了轴向应力疲劳寿命和疲劳极限。结果表明,在相同加载条件下,相比磨削试样,采用单一的激光冲击试样的轴向应力疲劳寿命提高了32.2倍,而单一的喷丸和激光冲击+喷丸复合强化的试样疲劳寿命均提高了至少126.4倍。激光冲击+喷丸复合强化表现出比单一的喷丸强化更优的疲劳极限增益效果。     

冲击疲劳裂纹扩展(英文)

本文综合归纳了金属材料的冲击疲劳裂纹扩展研究。讨论了冲击应力特征参量 ,如应力幅值 ,加载时间 ,2次应力峰值和过载 ,对冲击疲劳裂纹扩展速率的影响 ;对材料在冲击和非冲击疲劳载荷作用下的裂纹扩展行为进行了比较。结果表明 :冲击应力特征参量对冲击疲劳裂纹扩展速率的影响规律与其裂纹尖端的微观变形、断裂机制有关 ;材料在冲击和非冲击疲劳载荷作用下的裂纹扩展速率存在 3种不同的关系 ,并取决于材料在冲击和非冲击疲劳载何作用下的裂纹扩展机理 ;应力幅值 ,应力花样和材料的显微组织对材料的冲击疲劳裂纹扩展的影响大于对非冲击疲劳裂纹扩展的影响 ,冲击载荷常导致材料脆化并加速材料的疲劳裂纹扩展。     

转子叶片的外物损伤及疲劳寿命试验研究

为了研究外物损伤(FOD)对叶片疲劳寿命的影响,用能量等效落锤冲击钛合金TC4(Ti-12Al-4A)板试件侧边,模拟转子叶片进气边受到小硬物颗粒冲击时引起的外物损伤,观测冲击后产生的缺口变形特点及缺口尺寸与冲击能量的关系,试验结果表明:冲击产生的缺口深度,随冲击能量的增大而增加,成非线性关系。在不同循环应力下,对外物损伤试件进行了脉动循环应力疲劳试验,试验结果指出,进气边的FOD显著降低叶片的疲劳寿命,损伤试件寿命与无损情况寿命的比值随循环应力的提高而增大;存在与FOD对应的循环应力极限,当工作应力较低时可以不考虑冲击损伤的影响。     

冲击疲劳裂纹扩展

本文综合归纳了金属材料的冲击疲劳裂纹扩展研究。讨论了冲击应力行征参量,如应力幅值,加载时间,2次应力峰值和过载,对冲击疲劳裂纹扩展速率的影响;对材料在冲击和非冲击疲劳载荷作用下的裂纹扩展行为进行了比较。结果表明：冲击应力特征参量对冲击疲劳裂纹扩展速率的影响规律与其裂纹尖端的微观变形、断裂机制有关;材料在冲击和非冲击疲劳载荷作用下的裂纹扩展速率存在3种不同的关系,并取决于材料在冲击和非冲击疲劳载何作用下的裂纹扩展机理;应力幅值,应力花样和材料的显微组织对材料的冲击疲劳裂纹扩展的影响大于对非冲击疲劳裂纹扩展的影响,冲击载荷常导致材料脆化并加速材料的疲劳裂纹扩展。     

威布尔分布下小样本P-S-N曲线拟合方法

为拟合疲劳寿命服从威布尔分布的小样本P-S-N(失效概率-应力-循环次数)曲线,提出了小样本疲劳寿命试验数据统计分析与P-S-N曲线拟合方法。根据疲劳寿命均值和标准差与应力水平的线性关系,基于已知的最高级应力水平的疲劳寿命分布参数,使用疲劳寿命算术平均值替代其他级应力水平均值(期望),获得疲劳寿命均值与应力水平的线性关系。根据此关系,将不同级应力水平的疲劳寿命等效到最高级应力水平,检验等效寿命与最高级应力水平疲劳寿命的均值相对误差,反推各级应力水平疲劳寿命的统计参数,从而实现了P-S-N曲线的拟合。算例结果表明:使用全部疲劳寿命数据时,所提方法拟合结果与传统方法拟合结果相对误差小于1%;对于拟合设计的2组方案(8-5-5和8-3-3),所提方法与传统方法拟合结果相对误差小于10%;所提方法能够得到较为合理的参数,获得较好的P-S-N曲线拟合结果。     

描述微裂纹成核与扩展的疲劳损伤多尺度模型及其应用

利用多尺度模拟的方法建立了针对疲劳损伤累积过程中微裂纹成核与扩展阶段的疲劳损伤多尺度模型,对模型的有效性进行了实验验证,并将其应用于变幅疲劳载荷下某装甲车传动轴的疲劳寿命评估中.研究结果表明,所提模型能同时预测宏观尺度疲劳损伤与细观尺度微裂纹的成核与扩展率,利用该模型所预测的宏观疲劳损伤值与实验所测值相符.该模型既能合理地描述宏观尺度下不同应力水平的疲劳损伤演化过程,又能综合反映细观尺度下微裂纹的成核与扩展行为.利用这种多尺度疲劳损伤模型可以预测结构在疲劳微裂纹成核与扩展阶段所消耗的疲劳寿命,为各类结构疲劳损伤累积过程评估和准确进行寿命预测提供了一种新途径.     

铝合金车轮弯曲疲劳寿命的仿真分析与试验研究

该文运用有限元分析软件ABAQUS,对某铝合金车轮旋转弯曲疲劳寿命进行了仿真分析,得出易于产生疲劳裂纹的应力集中点及其最大应力值。其次,采用疲劳寿命名义应力法建立了铝合金车轮的S-N曲线,计算应力集中点的应力幅与平均应力,将等效应力幅取对数代入S-N曲线,预测所分析铝合金车轮的疲劳寿命。最后,进行了改进前后铝合金车轮的旋转弯曲疲劳台架试验,验证了仿真结果。分析表明,名义应力法可以较好预测铝合金车轮的疲劳寿命。     

冲击疲劳裂纹扩展

本文综合归纳了金属材料的冲击疲劳裂纹扩展研究。讨论了冲击应力特征参量,如应力幅值,加载时间,２次应力峰值和过载,对冲击疲劳裂纹扩展速率的影响;对材料在冲击和非冲击疲劳载荷作用下的裂纹扩展行为进行了比较。结果表明：冲击应力特征参量对冲击疲劳裂纹扩展速率的影响规律与其裂纹尖端的微观变形、断裂机制有关;材料在冲击和非冲击疲劳载荷作用下的裂纹扩展速率存在３种不同的,并取决于材料在冲击和非冲击疲劳载何作用下     

基于实测应变的钢桥面板疲劳寿命分析

为评估钢桥面板的疲劳寿命,在某大桥钢箱梁1/4跨截面的顶板与U肋连接焊缝处和横隔板弧形缺口处布置应力测点,进行24 h疲劳应力监测。根据实测数据,利用雨流计数法计算得到疲劳应力谱,并基于BS 5400规范对各应力测点的疲劳损伤状态进行评估。结果表明：横隔板弧形缺口周边测点的应力水平相对较高;各应力测试点以低幅值应力循环为主,其中应力幅为2~10 MPa的循环次数占90%以上,但最大应力幅值均超过了BS 5400规范规定的产生疲劳损伤的极限值。疲劳寿命分析表明,顶板与U肋纵向连接焊缝过焊孔处易产生靠近顶板部位的疲劳裂纹,横隔板与U肋腹板连接焊缝的疲劳寿命较低。     

一种抗疲劳钎杆的理论与实验研究

基于有限寿命设计原理,运用波动力学、冲击钻进动力学,分析了钎杆抗断性能及其疲劳寿命影响因素,提出了具有低应力、高抗断阻力特性的薄壁管式钎杆结构·薄壁管式钎杆,以不增加钎钢消耗量为前提,通过显著增大钎杆外圆直径,达到提高钎杆抗断性能、降低钎杆循环应力水平的目的·同时,结合材料的S-N曲线和钎杆的理论载荷谱,运用电算程序,预估了新型结构钎杆的抗疲劳寿命·工业考核表明,薄壁管式钎杆的疲劳寿命达到1200m,比国产传统钎杆提高近70%·     

凿岩机理论载荷谱与钎杆抗疲劳性能的动力响应

运用应力波理论和强度原理，在几种常用凿央理论载荷谱作用下，地国内犴钢钢种典型工艺下的机疲劳性能进行了动力响应应分析，研究结果表明，钎杆的制造工艺对其使用寿命有重要影响，凿岩机机型应与钎杆的抗疲劳性能匹配。     

点载荷循环加载下红砂岩疲劳破坏特性试验分析

 在掘进机截齿破岩高频破碎锤破岩时,其与岩体的接触面积均很小,相当于点载荷循环加卸载破岩。为了解点载荷循环作用下上限应力对红砂岩疲劳特性的影响,利用MTS Landmark 试验系统对红砂岩进行上限应力比分别为0.700.800.85 和0.90 的循环点载荷试验。结果表明：在加载波形为渐变正弦波,下限应力比为0.3,加载频率为1 Hz 的条件下,红砂岩的疲劳寿命随着上限应力的增大而减小,即上限应力越大,破岩速度越快;红砂岩在点载荷循环加卸载作用下发生破坏时的轴向应变与上限应力所对应的静态应力-应变曲线峰后段的应变相当。     

抽油机悬点最小载荷计算偏差对抽油杆柱受力状况评价的影响

抽油杆承受交变载荷 ,而交变载荷往往造成材料的疲劳损坏 ,杆柱的疲劳寿命与变载循环次数和变载幅度直接相关。因此 ,同一变载循环中最大及最小载荷的计算结果正确与否对杆柱疲劳分析有很大影响。对几种常用的载荷计算方法 ,包括 :考虑液柱惯性力的KemlerEmory方法 ,未考虑液柱惯性力的Mills方法 ,APIRP 1 1L中的推荐作法和考虑抽油杆自由纵振产生振动载荷的算法等进行分析发现 ,各种方法对最小载荷的计算结果偏差过大 ,这会对抽油杆柱的力学分析造成影响。根据载荷计算结果进一步探讨了抽油杆柱疲劳极限问题。     

GH4169合金环锻件残余应力超声检测

GH4169合金环锻件在新型航空和航天发动机中起着重要作用,残余应力对机械制造过程有着重要的影响。对GH4169制压气机四级盘的整体应力分布进行了超声临界折射纵波(longitudinal critical refracted wave,LCR波)测量,并将该应力分布情况与仿真模拟应力结构图进行对比,结果基本一致,验证了超声LCR波应力检测的准确性。结论表示该类环锻件模锻后存在较大的周向拉应力,该应力的存在会导致该零件的疲劳强度大幅度降低,使用寿命大幅度减少。针对该类问题,通过超声LCR波测量该GH4169制压气机盘喷丸前后应力的变化,试验结果可知,喷丸强化会重塑GH4169环锻件残余应力场,降低其周向拉应力,其行为会有效提高该零件的疲劳强度和使用寿命。超声检测结果误差在10%以内,验证了GH4169环锻件超声LCR波法检测的实用性与可靠性。     

钻杆外加厚过渡带几何缺陷对使用寿命的影响

针对钻杆外加厚过渡带过渡不全及台肩几何缺陷，分析了它们对应力和钻杆疲劳寿命的影响，提出了对这种影响程度的近似计算式。同时还进行了外加厚过渡带台肩缺陷对钻杆疲劳寿命的影响模拟试验研究，所得试验结果和理论分析大体一致。在此基础上对钻杆外加厚过渡带几何缺陷的检验标准及处理方法提出了一些重要建议。     

冲击沉桩系统匹配关系的波动力学分析

应用波动力学分析了冲击沉桩过程,建立了由冲锤、桩帽和桩组成的冲击沉桩系统的力学模型,研究了冲锤重量、桩帽刚度和桩波阻抗对效率的影响,在此基础上,提出了冲锤、桩帽和桩的最佳方案．图４,表１,参３．     

基于Ls-dyna的射流式冲击器冲锤结构

基于Ls-dyna显式非线性动力学分析方法,建立"冲锤-钻头-岩石"碰撞模型,对射流式冲击器冲锤结构参数进行研究.分析等速度等质量冲锤与不同种类岩石撞击时,冲锤长度及直径变化对能量传递的影响.结合应力强度分析,探讨射流式冲击器冲锤合理结构.研究结果表明:岩石吸能值随冲锤直径减小单调提升;冲锤长度存在最优值,超过或低于最优值,岩石吸能值均减少;岩石可钻性等级或冲锤冲击末速度越高,冲锤结构改变对碎岩影响越小;最大应力始终出现在钻头尾部,相对面积小的撞击面边沿会出现应力集中,冲锤设计需兼顾钻头许用强度.     

抽油杆疲劳寿命可靠度计算

抽油杆作为抽油系统的重要部件之一,其疲劳寿命的可靠度严重影响整个抽油环节。由于抽油杆个体差异和各种随机因素的影响,其疲劳寿命具有分散性,需要通过统计推断对其进行分析。通过正态分布的统计方法对抽油杆疲劳寿命可靠度进行研究,从而为油田在选择抽油杆方面提供依据。     

超期服务浮式平台锚链疲劳寿命安全评估

基于线性累积损伤Miner理论,根据波频和低频波浪力引起的锚链张力统计幅值及锚链损伤后的破断张力,对某超期服务的半潜浮式平台锚链系统的疲劳寿命进行安全评估.研究结果表明：二阶慢漂是引起浮式平台锚链系统疲劳累积损伤的主要因素;锚链损伤后的破断张力对锚链疲劳安全寿命影响较大.文中提出的锚链疲劳寿命的评估方法同样适用于其他超期服务浮式平台锚链的疲劳安全评估.