金属多晶体中邻接晶粒集合的拓扑相关性

利用球晶粒模型与三维空间最大表面与随机表面覆盖假设,建立了金属多晶体中邻接晶粒集合拓扑相关性的理论关系式,并利用系列截面法实验测量了一种微合金化低碳钢中１２９２个晶粒的三维拓扑学及尺寸分布特征,对该理论关系式进行了实验验证,同时进一步假设三维晶粒尺寸分布为ｇａｍｍａ分布及ｌｏｇｎｏｒｍａｌ分布,研究了晶粒尺寸分布对邻接晶粒集合拓扑相关性的影响     

多晶体循环应力—应变曲线的理论模拟

采用ＫＢＷ自洽理论和以前提出的单晶硬化律，对铜多晶体的循环应力－应变曲线进行了理论模拟，其范围包括高周疲劳阶段和低周疲劳阶段。结果与有关实验定量相符。理论模拟还证实了多晶体循环应力－应变曲线没有平台区     

基于夹杂-细晶粒区-鱼眼疲劳失效的超长寿命预测模型

本文旨在研究夹杂-细晶粒区-鱼眼诱发疲劳失效的超长寿命预测模型.基于Cr-Ni-W合金钢疲劳试验结果,结合局部应力-寿命法和位错-能量法,分别构建了局部裂纹萌生寿命模型(LCIL)和考虑夹杂及细晶粒区影响的裂纹萌生寿命模型(IFCIL),并与Tanaka-Mura模型(T-M)进行了对比分析.其次,分别对细晶粒区内的小裂纹扩展行为和细晶粒区外鱼眼内的长裂纹扩展行为进行建模,最终形成了包含裂纹萌生和扩展在内的全寿命预测模型.结果表明,考虑夹杂及细晶粒区影响的裂纹萌生寿命模型(IFCIL)有较高的预测精度;对应细晶粒区的裂纹萌生寿命几乎等同于全寿命;裂纹扩展寿命仅占据全寿命很小的一部分;预测结果全部处于2倍偏差以内,即全寿命模型可有效地用于夹杂-细晶粒区-鱼眼诱发失效的超长寿命预测.     

振动焊接对焊件疲劳寿命的影响及机理分析

对机械振动焊接试板与常规埋弧自动焊接试板进行了残余应力测试、金相观察及疲劳试验 ,研究了机械振动焊接对焊件疲劳寿命的影响 .结果表明 ,机械振动焊接可降低焊接残余应力、细化焊缝和热影响区的金相组织 ,提高焊件疲劳寿命 .在本试验条件下 ,纵向残余应力降低 43% ,横向残余应力降低 2 5% ;振动焊接试样热影响区的晶粒度为 5级 ,而常规埋弧自动焊接试样热影响区的晶粒度为 3级 ;振动焊接试样的疲劳寿命提高 35% .并应用金属疲劳理论分析了振动焊接提高焊件疲劳寿命的内在本质     

振动焊接对焊件疲劳寿命的影响及机理分析

对机械振动焊接试板与常规埋弧自动焊接试板进行了残余应力测试、金相观察及疲劳试验,研究了机械振动焊接对焊件疲劳寿命的影响。结果表明,机械振动焊接降低焊接残余应力、细化焊缝和热影响区的金相组织,提高焊件疲劳寿命。在本试验条件下,纵向残余应力降低43％,横向残余应力降低25％;振动焊接试样热影响区的晶粒度为5级,而常规埋弧自动焊接试样热影响区的晶粒度为3级;振动焊接试样的疲劳寿命提高35％。并应用金属疲劳理论分析了振动焊接提高焊件疲劳寿命的内在本质。     

疲劳极限下损伤及“锻炼”效应

对两种晶粒尺寸的中碳钢光滑试样在疲劳极限附近进行了旋转弯曲疲劳试验；应用复型方法观察了疲劳损伤过程，讨论了晶粒尺寸和载荷大小对表面损伤的影响．结果表明：疲劳极限是短裂纹形成但不能继续扩展的极限应力；非扩展裂纹长度受晶粒尺寸和应力幅值影响；“锻炼”效应受应力水平影响，当后期载荷大于临界值时，“锻炼”效应消失     

光滑试样疲劳短裂纹的形成与扩展

对两种晶粒尺寸的中碳钢光滑试样进行了旋转弯曲疲劳试验；应用复型技术监测了短裂纹形成与扩展过程，研究了晶粒尺寸对短裂纹行为的影响。结果表明：裂纹形成几乎贯穿于整个疲劳过程；裂纹形成寿命小于失效寿命的１０％；表面长度小于２ｍｍ的短裂纹扩展寿命占整个疲劳寿命的８５％以上；晶粒尺寸和微观结构对短裂纹形成和扩展都有很大影响。     

SUS301L不锈钢焊接接头的高周疲劳实验研究

对SUS301L不锈钢Laser-MAG混合焊对接接头进行了高周疲劳实验研究,考虑了应力比对高周疲劳寿命的影响,并采用IIW规范推荐的热点应力法对焊接接头的疲劳寿命进行安全评定。实验分析与研究结果表明,应力比对焊接接头试件的疲劳寿命有明显影响,疲劳寿命随应力比的提高而降低;基于热点应力的设计曲线和应力比修正方法不适用于不锈钢焊接接头的疲劳寿命评估,采用Walker等效热点应力可以合理反映描述应力比对焊接接头疲劳寿命的影响。     

疲劳累积损伤理论在曲轴疲劳分析中的应用

基于Palmgren-Miner疲劳累积损伤法则,并考虑应力-时间历程影响的基础上,对曲轴疲劳寿命进行了数值研究.与传统的准静态疲劳分析方法相比,所采用的疲劳累积损伤理论能较全面地反映载荷-时间历程对疲劳寿命的影响,与现有的实验结果比较吻合.     

基于临界平面法的复合材料多轴疲劳损伤参量研究

基于临界平面方法，提出一种用于纤维增强复合材料的多轴疲劳损伤参量，研究了复合材料多轴疲劳损伤特征．同时设计出一种缠绕复合材料管状试样，进行了拉扭双轴疲劳实验研究．根据双轴载荷条件下管状试样的应力-应变分析及双轴疲劳实验结果，绘制出了基于临界平面的多轴损伤参量与疲劳寿命关系图，可对不同缠绕角的复合材料疲劳寿命进行预测．结果表明：与传统的应力-寿命预测曲线相比较，新的疲劳损伤参量更适合于复合材料的多轴疲劳研究，计算结果与实验结果吻合较好．     

时效对Ni-Cr奥氏体钢高温低周疲劳破坏的影响

本文介绍了时效对Ni-Cr奥氏体不锈钢高温低周疲劳破坏的影响,并用裂纹密度、晶界开裂率等定量方法和断口金相分析法,讨论了晶界时效析出物对大气和真空中高温低周疲劳寿命N_f和疲劳行为具有不同影响趋势的原因,以及该影响与晶粒大小的依存关系。     

谐波柔轮力学分析与疲劳寿命研究

为了完善谐波齿轮刚-柔轮系统装配与啮合过程中的力学响应及柔轮疲劳寿命研究,提出了一种基于刚柔耦合与瞬态动力学分析理论的刚-柔轮系统装配与啮合分析方法,得到了更加准确与合理的谐波柔轮装配及啮合过程中柔轮的应力分布和疲劳失效位置;柔轮结构和材料参数变化对其疲劳寿命的灵敏度研究,指出了柔轮疲劳设计的关键参数,并进一步指出了柔轮的疲劳寿命尺寸效应具有敏感区间,据此建立了柔轮的疲劳寿命模型.结果表明,谐波齿轮刚-柔轮系统的力学与疲劳寿命分析不能忽略装配与啮合过程的影响;柔轮的设计应该规避疲劳寿命尺寸效应的敏感区间,以提高谐波齿轮的使用寿命.     

既有铆接铁路钢桥剩余寿命的评估

为确保既有铆接铁路钢桥使用安全，探讨了评估既有铆接铁路钢桥疲劳剩余寿命的方法。以京九线赣江桥为例，介绍了基于断裂力学的既有铆接铁路钢桥剩余寿命评估的原理与方法。基于断裂力学的评估过程主要包括如下4个步骤：识别临界构件、计算临界裂纹尺寸、疲劳裂纹扩展模拟、确定探测间隔。根据赣江桥剩余寿命评估结果：若按保证桥梁的正常使用功能，超声波探测间隔为1a；若按保证主桁结构承载安全，则探测间隔为3a。     

Enhanced fatigue property by fabricating a gradient nanostructured surface layer in a reduced-activation steel

Reduced activation ferritic/martensitic (RAFM) steels have been selected as candidate structural materials for future advanced nuclear power systems. In the present work, the influence of a gradient nanograined surface layer on the fatigue properties of RAFM steels was studied. A gradient nanostructured (GNS) surface layer with a thickness of ～85 ?μm was prepared on RAFM steel utilizing surface mechanical rolling treatment (SMRT). The mean grain size was approximate 43 ?nm at the topmost surface and increased gradually with depth. The results of the stress-controlled tension-compression fatigue experiments showed that the fatigue life enhanced approximately 6 times in the SMRT samples compared to the corresponding base metal counterparts. The relationship between the applied stress amplitude and the fatigue lifetime, and the fracture morphology showed that the surface strengthening and strain delocalization were caused by GNS, which suppressed surface crack initiation process, and hence the fatigue properties of RAFM steels improved. In addition, the deformation compatibility in GNS and coarse-grained boundaries leading to more dislocation interactions and accumulation during the cyclic process, also plays a crucial role in enhancing the fatigue properties of RAFM steel.     

Role of Mg on Structure and Mechanical Properties in Alloy 718

The role of Mg in alloy/718 has been systematically investigated. Mg raises not only high temperature tensile and stress-rupture ductilities but also increases considerably smooth and notch stress-rupture life. Mg containing alloy 718M is free of stress-rupture notch sensitivity. Mg improves creep and fatigue interaction properties (LCF or cyclic stress rupture) at any grain size. The basic role of Mg is equilibrium segregation at grain boundaries which helps to change continuous grain beundary (5-Ni3Nb morphology to discrete globular form which has a retardation effect on intergranular fracture. Mg promotes the change from intergranular to transgranular fracture mode.     

Effect of equal channel angular extrusion on Al-6063 bending fatigue characteristics

The purpose of this investigation was to refine the grains of annealed 6063 aluminum alloy and to improve its yield stress and ultimate strength. This was accomplished via the equal channel angular extrusion (ECAE) process at a temperature of 200℃ using route A, with a constant ram speed of 30 mm/min through a die angle of 90° between the die channels for as many as 6 passes. The experiments were conducted on an Avery universal testing machine. The results showed that the grain diameter decreased from 45 μm to 2.8 μm after 6 extrusion passes. The results also indicated that the major improvement in fatigue resistance occurred after the first pass. The subsequent passes improved the fatigue life but at a considerably lower rate. A maximum increase of 1100% in the case of low applied stresses and an approximately 2200% increase in fatigue resistance in the case of high applied stresses were observed after 5 passes. The improvement of fatigue resistance is presumed to be due to (1) a reduction in the size and the number of Si crystals with increasing number of ECAE passes, (2) the aggregation of Cu during the ECAE process, (3) the formation and growth of CuAl₂ grains, and (4) grain refinement of the Al-6063 alloy during the ECAE process.     

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。     

柴油机活塞的热疲劳寿命预测

按照热疲劳和高温低周疲劳断裂机制研究了柴油机活塞的寿命和安全性评定，采用Ｍｉｓｅｓ当量准则，求出当量应变范围，通过实验证实，它与寿命之间存在着Ｍａｎｓｏｎ Ｃｏｆｆｉｎ公式关系，并把这一表达式推广到复杂应力状态且摆脱结构形状和尺寸的影响，从而可把实验室中利用试件进行的一维状态下疲劳特性的试验结果用于复杂应力状态不同形状和尺寸的构件。最后把这一成果用于１２Ｖ－１８０型柴油机活塞寿命预测并证实用相热疲