「金属疲劳」的诊室--记环境断裂教育部重点实验室

2002年5月25日，华航C1611班次波音747—200型客机，由台北中正机场飞往香港途中，坠毁在澎湖外海，事故造成机上225名旅客及机组人员全部罹难。事故调查报告指出，华航飞机由于金属疲劳，造成空中解体。     

ZrO2陶瓷材料在水环境中的疲劳断裂特性

采用断裂力学中的四点弯曲试验法 ,对 Zr O_2 陶瓷材料分别在大气、水环境中的静疲劳和循环疲劳破坏特性进行研究 ,通过扫描电子显微镜 (SEM)对试验片断裂面的微细组织进行观察 ,分析并阐明了造成材料疲劳断裂的机理 .结果表明 ,相同应力条件下 ,材料在水环境中的疲劳寿命比大气环境中低以及循环疲劳对材料的疲劳寿命起到劣化作用 ,该劣化作用可以认为是由于循环应力使得微裂纹增加和扩展造成的 .     

ZrO2陶瓷材料在水环境中的疲劳断裂特征

采用断裂力学中的四点弯曲试验法，对ZrO2陶瓷材料分别在大气、水环境中的静疲劳和循环疲劳破坏特性进行研究，通过扫描电子显微镜（SEM）对试验片断裂面的微细组织进行观察，分析并阐明了造成材料疲劳断裂的机理。结果表明，相同应力条件下，材料在水环境中的疲劳寿命比大气环境中低以及循环疲劳对材料的疲劳寿命起到劣化作用，该劣化作用可以认为是由于循环应力使得微裂纹增加和扩展造成的。     

GCr15钢的疲劳和断裂

本文研究了热处理对GCr15轴承钢断裂韧性K_(Ic)和疲劳裂纹扩展速率da/dN的影响。试验结果表明:基体成分及组织是影响K_(Ic)和da/dN的主要因素;淬火加热温度升高,K_(Ic)降低,da/dN增快;提高回火温度,K_(Ic)增加,da/dN减慢,但在230℃回火时,因处于回火马氏体脆性区,K_(Ic)急烈下降,da/dN增加;在低温回火范围内,淬火加热温度对K_(Ic)和da/dN的影响远比回火温度对这两种力学性能指标的影响强烈。对GCr15钢疲劳断口和疲劳裂纹扩展过程观察后认为:在门槛区附近,疲劳裂纹的扩展以沿晶为主;中速区则以断续的再生核机制进行扩展;快速区至最后断裂阶段表现为准解理和沿晶断。     

钢轨弹条腐蚀疲劳断裂研究

钢轨固定用弹条使用两年左右后发生断裂,断裂弹条用于隧道内,环境比较潮湿。为弄清断裂原因,通过宏观观察、扫描电镜及能谱分析、金相检验等方法对断裂弹条进行了分析。结果表明:环境酸性较强,弹条锈蚀严重,锈蚀产物中探测到少量Cl、S元素;断裂起源于弹条对称内弧拉应力最大部位,断裂源锈蚀更为严重,局部形成尖锐缝隙,扩展区疲劳贝纹线明显,弹条断裂属腐蚀疲劳开裂。可通过使用抗腐蚀性能较强的材料,适当提高材料回火温度,表面热镀锌以及降低弹条使用年限等措施来预防。     

锅炉汽包蠕变,疲劳损伤断裂的描述

用损伤力学的观点,研究了锅炉汽包压力容器类金属材料损伤特性及损伤内变量理论,用数学模型描述子受损伤材料的蠕变,疲劳损伤断裂方法,为探讨受损伤材料的使用寿命提供了理论依据。     

超高压水晶釜的疲劳断裂分析及监测

文章对某厂5台超高压水晶釜进行疲劳断裂分析,结果表明,该厂5台在役水晶釜釜体内壁存在深a0=1mm,半长c0=3mm的半椭圆表面裂纹时裂纹均会扩展,且均不满足未爆先漏条件,存在爆炸性脆性破裂的危害,同时得到了1#水晶釜表面裂纹不同尺寸的裂纹萌生寿命与整个疲劳寿命的理论比值,该值与材料疲劳损伤试验结果相吻合。     

基于JC方法计算构件疲劳断裂的可靠性

实际结构疫劳裂的可靠性分析,由于受到各种不确定因素的影响,难以得到各状态变量的概率分布形式,因此无法采用传统的可靠性理论计算其可靠度及失效概念。该文通过采用验算点方法并用实例说明,在工程实际中,能够同时考虑载荷、等非正态随机变量对疲劳裂纹扩展的影响,并能够在已知各状态变量的情况下,方便地计算可靠性指标与失效的概率值。该方法对研究实际结构的疲劳断裂破坏的可靠性及疲劳寿命具有较好的实用性。     

钢纤维混凝土等幅与变幅疲劳特性的试验研究

对带切口的三点弯曲梁试件作了等幅与变幅疲劳断裂试验,研究了钢纤维混凝土梁试件在受弯疲劳荷载下的疲劳寿命、变形特性及能量吸收等规律,给出了计算疲劳损伤变量的公式。     

超低周变幅疲劳断裂设计的几个问题

从裂纹技术的断裂设计原理出发,在实验研究的基础上,对超低周变幅疲劳应力断裂的几个设计问题进行了探讨．结果表明：零载至断裂的加载方式是满足工程超低周疲劳断裂条件下最适宜的加载方式．     

确定抽油杆疲劳断裂常数的一种实用统计方法

针对疲劳裂纹扩展性能的统计性质,提出了一种确定抽油杆疾劳断裂材料常数的实用方法,该方法确定出的常数位与存活率相对应,与其它方法的结论基本一致。对抽油杆疲劳裂纹扩展寿命的分布和常数c与m之问的关系作了初步脸证。     

疲劳断裂几率、可靠性及寿命的计算

讨论了研究疲劳断裂的几个重要函数——疲劳断裂几率、可靠性及寿命,重点研究了金属的疲劳断裂几率.在详细的数学推导之后,给出了金属疲劳断裂几率即一个变上限复杂积分的近似解析函数表达式,并与计算机的数值曲线进行了比较.从而使疲劳断裂的统计理论具有了实际应用价值。     

铜钼奥贝球铁疲劳断裂初探

分析了低合金化铜钼奥贝球铁弯曲疲劳泊，其主要分布在试样边缘，由夹杂物和显微孔洞引起，疲劳裂纹扩展符合Ｆ－Ｒ模型，瞬时断裂区表现的准解理断裂。     

激光局部强化40Cr钢的疲劳断裂特征

提出一种激光局部强化方法提高缺口疲劳裂纹萌生抗力。运用单道技术使无搭接的硬化层这个因素独立出来，运用双道技术模拟搭接搭接情况和模拟搭接情况下激光强化对疲劳裂的影响疲劳失效断口的宏观和微观形貌特征。     

铜钼奥贝球铁疲劳断裂初探

分析了低合金化铜钼奥贝球铁弯曲疲劳源，其主要分布在试样边缘，由夹杂物和显微孔洞引起．疲劳裂纹扩展符合F-R模型，瞬时断裂区表现为准解理断裂．     

碳素材料的断裂特性分析

本文研究了碳素材料的断裂行为和断裂韧性的试验方法,并分析了碳素材料的成份、孔隙等因素对断裂韧性的影响.     

压缩机叶轮断裂分析

对103-JHP压缩机叶轮断裂事故进行了宏观断口,裂纹分布,微观断口及组织性能的研究,并用故障树方法进行了断裂过程和断裂原因的分析。结果表明:由于过大的轴向应力使一级叶轮轮盖偏磨,产生附加疲劳载荷,使轮盖先掉,轮盘断裂,引起事故发生。故障树分析把断裂过程和断裂原因结合起来,对失效分析有一定的参考价值。     

氮氢气循环压缩机活塞杆疲劳断裂的力学分析

往复活塞式压缩机的活塞杆受力复杂，断裂事故发生率高。主要断裂形式为疲劳断裂，其它断裂类型较少。通过对某事故活塞杆进行力学分析和具体的力学计算可知，在活塞杆的危险截面上，若存在加工缺陷或原始裂纹，在工作循环载荷作用下，会提前发生疲劳断裂。     

汽包与管道疲劳损伤断裂可靠性分析

针对火电厂中汽包与管道在运行过程中发生疲劳损伤断裂失效这一类问题 ,提出一种概率疲劳损伤断裂失效分析方法 ,它以汽包与管道类压力容器结构的初始疲劳质量状态为基础 ,考虑了汽包或管道在疲劳条件下材质损伤衰变、萌生裂纹及其扩展时的随机性 ,采用概率统计方法 ,建立起以裂纹长度为准则的汽包与管道发生疲劳损伤断裂失效时的功能函数 ,同时还给出了按近似概率分析方法中的JC法与一次二阶矩法计算了汽包或管道在不同循环次数下的疲劳裂纹超过数概率。上述分析与计算 ,实质上反映了对汽包或管道疲劳损伤断裂失效时的疲劳寿命进行可靠性评估的概率分析新方法。本文中最后引用汽包与管道用耐热钢的疲劳试验结果 ,与上述分析方法得到的预测结果加以对比验证 ,表明提出的这一新方法是合理的和可靠的。     

可切削玻璃陶瓷疲劳断裂的微观机制

系统研究了在静载菏、动载菏及循环载菏的作用下,一种典型可切削玻璃陶瓷的疲劳断裂机理,以显微组织分析及断口分析的手段,重点研究了氟金云母的“卡片框架”组织与疲劳裂纹的交互稳态扩展,随后合并为半圆径向裂纹并最终失稳断裂,裂纹扩展路径的选择性对应力速率十分敏感,随着应力速率的增加,裂纹沿云母片层间扩展而发生偏折的倾向逐渐减弱,实验观测到了循环载菏诱发压痕中位裂纹形成的现象,伴随中位裂纹产生的断裂棱,导致裂纹面的宏观不匹配,是循环载菏对材料造成附加损伤的重要原因。