高周疲劳钢表面微观塑性变形行为及循环特性

通过对高周疲劳过程中退火４５＾＃钢、正火４５＾＃及１６Ｍｎ钢光滑试样的表面维氏显微硬度测试，研究了不同控制应力水平下试样表面显微硬度随循环周次的变化关系。基于硬度的物理意义，初步探讨了高周疲劳过程中材料的循环微观塑性变形行为及其循环硬（软）化特征。     

利用压痕硬度研究疲劳中材料表现塑性行为

应用显微硬度计测定了低周疲劳中正火４５＾＃钢光滑试样的表面维氏显微硬度变化规律。随循环进行，硬度均值呈现初期减少，逐渐增大及后期再次减小３个阶段，硬度方差在整个寿命域内呈现出料大离散特征。     

激光冲击强化对熔覆后TC4钛合金性能的提高

对TC4钛合金的熔覆试样进行激光冲击强化试验,比较了激光冲击强化前后试样的显微硬度、表面残余应力、显微组织和疲劳性能.TC4钛合金熔覆后,修复区表面残余拉应力为225 MPa,激光冲击强化消除了熔覆产生的拉应力,产生了449 MPa的残余压应力,在基体残留的压应力高达672 MPa;激光冲击强化后,修复区硬度由强化前的333 HV提高到381 HV.TEM显示:3次冲击后,在TC4材料表面形成了纳米晶层.对强化前后的激光熔覆试样进行高周疲劳试验,结果表明:激光冲击强化提高熔覆后钛合金疲劳强度达15.8%.经分析,冲击后细化晶粒和残余压应力对高周疲劳性能的提高起到了关键作用.     

激光冲击强化对熔覆后TC4钛合金性能的提高

对TC4钛合金的熔覆试样进行激光冲击强化试验,比较了激光冲击强化前后试样的显微硬度、表面残余应力、显微组织和疲劳性能.TC4钛合金熔覆后,修复区表面残余拉应力为225 MPa,激光冲击强化消除了熔覆产生的拉应力,产生了449 MPa的残余压应力,在基体残留的压应力高达672 MPa;激光冲击强化后,修复区硬度由强化前的333 HV提高到381 HV.TEM显示:3次冲击后,在TC4材料表面形成了纳米晶层.对强化前后的激光熔覆试样进行高周疲劳试验,结果表明:激光冲击强化提高熔覆后钛合金疲劳强度达15.8％.经分析,冲击后细化晶粒和残余压应力对高周疲劳性能的提高起到了关键作用.     

45#钢凸轮轴激光表面合金化实验

文中报道了在４５＃钢凸轮轴表面用铁基粉进行激光表面合金化试验的结果。该实验是用横流电激励ＣＯ２激光器进行的。对于合金层中合金元素的分布,显微组织结构,包括显微硬度的测试分析表明凸轮轴的性能已大大提高。提供了一种可以取代碳氮共渗和高频淬火的新方法。     

滚压对碳钢微动磨损性能的影响

为了提高碳钢的微动磨损特性,采用不同参数的滚压工艺对45号钢试样进行表面处理,通过表面形貌测量仪、维氏显微硬度计和扫描电镜(SEM)考察在不同参数下,滚压工艺对钢的表面粗糙度、显微硬度、硬化层的厚度等的影响,然后在SRV IV摩擦磨损试验机上对比研究各工艺处理试样的微动磨损特性。研究结果表明:滚压工艺使试样表面形成一定厚度的硬化层,可以降低试样表面的粗糙度,提高表层显微硬度;滚压工艺使试样的磨损量和摩擦因数显著减小;未处理试样的磨损形式主要为黏着磨损和疲劳磨损,滚压后试样以磨粒磨损为主,并伴随轻微的疲劳剥落;不同的滚压参数对45号钢表面性能和微动性能影响较大,滚压工艺使45号钢试样的抗微动磨损性能更加优异。     

16 MnR钢超高周疲劳性能实验

用超声振动疲劳技术研究了16MnR钢的高周与超高周疲劳性能。实验在室温下进行,应力比R=-1,频率20kHz,采用狗骨形试样。试验获得了16MnR钢在10^5～10^9范围内的疲劳寿命曲线（S-N曲线）,结果发现曲线呈缓慢下降趋势,在10^7周次以后,试样仍未发生疲劳破坏,不存在传统意义上的疲劳极限。用电子扫描电镜对16MnR的高周和超高周疲劳断口进行了微观观测,结果发现,疲劳裂纹萌生于试样表面,未观察到含铁材料通常在超高周实验中出现的“鱼眼”现象。     

低碳钢经疲劳循环后表面的显微形貌特征与损伤的关联

为研究低碳钢在经历不同预循环表面损伤与材料疲劳性能的相关性,对HRB335钢光滑试样进行了0. 005应变幅下经历不同循环数N/Nf(33. 3%～75%)后的大变形单轴拉伸试验。之后用超景深三维显微镜获取试样颈部区域的表面形貌显微图像,并使用图像灰度直方图、灰度共生矩阵及二值图方法对图像进行特征分析。探讨经历疲劳循环再拉断试样的颈部区域表面显微形貌的不同特征与疲劳损伤的相关性,发现用灰度共生矩阵法和二值图法提取的特征参数能描述循环耗损寿命与循环数的定量关系。     

材料疲劳性能变化规律与剩余寿命预测

研究了４５号钢材料在疲劳过程中其机械性能的变化规律，探讨了以显微硬度作为材料疲劳损伤检测参量，以及实现零件剩余寿命预测的可行性。     

用正电子探测热疲劳模具钢中的缺陷变化

用正电子寿命方法研究３Ｃｒ２Ｗ８Ｖ模具钢的热疲劳。通过对不同循环次数的热疲劳样品的正电子寿命谱和表面显微硬度的测量，发现表面显微硬度ＨＶ和平均正电子寿命τ随疲劳循环次数Ｎ的变化呈现出类周期振荡特征。讨论了正电子寿命变化所反映出的材料中的缺陷变化，进而初步分析了热疲劳的微观机制。     

一种新的多轴疲劳寿命预测模型

基于SAE 1045中碳钢和40CrNiMo合金钢的疲劳试验结果,分别建立了单轴和多轴疲劳应变-寿命模型,寻求了两种模型的关系,发现:就所研究的两种材料而言,如果假设单轴疲劳应变-寿命模型(Manson-Coffin方程)中的疲劳强度指数和疲劳延性指数不变,而对疲劳强度系数乘以1.093 7、疲劳延性系数乘以0.751 2,以von Mises等效应变幅取代单轴拉压应变幅,则修正后的单轴模型等价于多轴模型。修正后的多轴疲劳寿命预测模型中,弹性线上移,塑性线下移的事实表明:对于同样大小的应变幅,单轴疲劳中的弹性应变分量大于多轴疲劳中的弹性应变分量,而单轴疲劳中的塑性应变分量小于多轴疲劳中的塑性应变分量。利用修正后的模型可以预测多轴疲劳寿命。     

新的非比例加载低周疲劳寿命估算方法

利用对 316L不锈钢多轴非比例加载低周疲劳的试验结果 ,对现有的多轴低周疲劳寿命估算方法进行了讨论 ,基于 316L不锈钢非比例加载低周疲劳的微观机理 ,选择最大剪应变以及应变路径的非比例度作为损伤参量 ,建立了基于临界面方法的新的非比例加载低周疲劳寿命估算公式 ,利用新的非比例加载低周疲劳寿命估算公式对寿命的预测结果表明 :新的寿命估算公式对剪切型破坏的 316L与 316LN不锈钢及拉伸型破坏的 30 4不锈钢非比例加载低周疲劳寿命预言能力比现有的临界面方法精确 .     

基于脑电信号的驾驶疲劳检测研究

研究利用脑电信号(EEG)判断驾驶员的疲劳程度. 基于疲劳驾驶实验平台进行模拟驾驶实验,综合实验视频图像和驾驶员自我评价进行主观疲劳评测. 利用生理检测仪采集驾驶员的脑电波,对比分析脑电信号不同频带信号功率谱值和驾驶员的主观疲劳评测之间的关系. 结果表明:主观疲劳评测与脑电信号中功率谱值的变化相对应,脑电功率谱的比值(α+θ)/β越大,疲劳等级越高.     

镁合金疲劳研究现状及展望

对镁合金疲劳研究的现状进行了总结,包括镁合金的低周疲劳行为、高周疲劳行为、腐蚀环境下的疲劳行为以及镁合金疲劳寿命的预测方法,并归纳了镁合金疲劳性能强化的主要方法,包括添加稀土元素、热处理、表面处理等;在此基础上,对镁合金疲劳研究的不足进行了分析,并对镁合金疲劳研究的发展方向进行了展望。     

低频与中高频荷载对结构钢及其焊接节点疲劳寿命的影响研究

钢结构的疲劳试验研究采用低频、中频和高频加载,疲劳寿命是否会有差别,或者怎样的差别？一直是试验者希望找到答案的问题。作者以结构钢及其焊接件为对象,对低频(30Hz以内)与中高频(100Hz左右)加载的疲劳试验数据(包括本文作者和其他学者)进行分析对比,研究低频与中高频加载对疲劳寿命的影响,疲劳试验涉及高强度Q460钢板及其对焊节点、普通强度Q345钢板对焊节点。研究发现低频与中高频加载的疲劳寿命有很大的差别,无论是钢材还是对焊节点,低频加载比中高频加载的疲劳寿命长或疲劳强度高。对这种现象的机理也作了解释。建议对承受低频的疲劳荷载的工程钢结构,其疲劳试验应切合实际地应采用低频疲劳试验机加载。若采用高于低频的疲劳试验机加载,则会显著地低估疲劳寿命。     

冰区海上结构物疲劳分析的新概念与计算方法

海冰与海上结构物相互作用所产生的冰激振动可以引起结构物的疲劳失效,给海洋结构物带来严重危害。为此提出了疲劳环境、疲劳工况及疲劳子工况三个新概念,并结合冰区特点,给出了它们的定义与定量描述方法,进而提出了计算疲劳等效应力及预测疲劳寿命的新方法。该方法已编成计算软件,可用于海上结构物的设计及服役期内安全可靠性评估。     

躯体性疲劳机制研究的进展与思考

通过文献综述法简要总结了躯体性疲劳的概念、研究历史及现状，介绍了中枢疲劳和外周疲劳的可能机制，简要探讨了中枢疲劳和外周疲劳的关系。目前，疲劳研究采用了生物化学、生物电、微透析、基因表达等技术，已经深入到亚细胞、分子、质子和基因水平。研究结果表明，中枢疲劳的概念的内涵和外延未必妥当，中枢疲劳和外周疲劳之间有复杂的关系。为了阐明疲劳机理、实现抗疲劳、消除疲劳、增强体质的目标，未来的研究既要从微观水平对运动疲劳进行评定，也要从整体生物电的角度深入研究疲劳产生的可能机制。     

路面加铺后旧沥青混合料的疲劳性能

针对老路面沥青层在加铺前后的不同受力状态,提出了两级荷载疲劳试验研究加铺后老路面沥青混合料疲劳性能的思路.通过小梁试件的室内两级荷载疲劳试验,获得了几种常用沥青混合料的二次疲劳方程,并在考虑室内与野外疲劳寿命差异的基础上,建议方程修正系数取1200.推荐了老路沥青层混合料抗拉强度结构系数供加铺设计参考.研究表明:沥青混合料二次疲劳方程与常规一级荷载疲劳方程具有相同的型式,且两者疲劳曲线的斜率没有变化,但由于一级荷载损伤的不同,二次疲劳曲线的位置有不同程度的下移;推荐的老路沥青层混合料抗拉强度结构系数克服了现有规范中沥青混合料抗拉强度结构系数不能用于老路沥青层底拉应力验算的缺陷,可直接用于加铺层设计或验算.     

一种老龄飞机疲劳（耐久性）延寿试验周期的确定方法

针对老龄飞机疲劳(耐久性)延寿试验中存在的问题,提出了一种老龄飞机疲劳(耐久性)延寿试验周期的确定方法。在3种不同情况下对延寿试验机疲劳(耐久性)试验载荷谱的选取进行了分析;根据服役飞机的实际飞行情况,按等损伤原则对服役飞机的总当量飞行小时数进行了计算;以飞机疲劳寿命母体分布为基础,通过数值仿真方法对老龄飞机剩余疲劳(耐久性)寿命疲劳分散系数进行了分析,并确定了老龄飞机疲劳(耐久性)延寿试验周期;最后通过算例分析证明了方法的可行性。     

模糊可靠性疲劳寿命的分析与计算

针对随机栽荷下构件疲劳寿命预估中的可靠性问题，在模糊累积损伤疲劳寿命计算模型的基础上，根据恒幅疲劳寿命的分布及试验参数，依可靠性理论，导出了恒幅载荷下构件的可靠度工作寿命的数学方程，从而建立了承受随机载荷的构件的模糊可靠度疲劳寿命计算模型，同时还导出了传统累积损伤计算方法下可靠度疲劳寿命计算模型。采用这两种模型，通过实测载荷谱，对构件的可靠度疲劳寿命进行了预估，并与实际安全寿命进行比较。结果表明，所建立的模糊可靠度疲劳寿命计算模型预估的安全寿命与实际安全寿命相当吻合，相对误差仅为2．12％，传统可靠度疲劳寿命计算模型的预估误差为99．27％。