预应变对低合金钢循环变形力学行为的影响

通过恒应变控制的低循环疲劳试验,研究了预应变对低合金钢循环拉伸应力幅与循环压缩应力幅、循环应力幅、平均应力(真应力、真应变简称应力、应变)等的影响,为进一步研究预应变对钢循环行为的影响提供了基础.     

5CrNiMo钢的低周疲劳特性及其位错结构

用光滑圆柱形试样,在应变控制下测定了两种热处理状态5CrNiMo钢的低周疲劳性能.试验发现,应变幅△ε_t/2在0.6～1.8×10~(-2)范围内,两种状态试验钢均表现为循环软化特性,软化效应主要集中在前几周;试验钢的应变-寿命曲线符合Manson-Coffin关系,且高温处理有较好的低周疲劳性能.TEM分析表明,循环软化与塑性变形的不均匀性有关;软化现象是由于循环变形中位错结构转变成低密度、低内应力的位错胞状组织,以及细小碳化物受性错往复剪切不断碎化而回溶所引起的.     

800 MPa级低合金高强度钢低周疲劳性能

对利用驰豫-析出-控制相变(TMCP RPC工艺)技术获得的800MPa级超细晶粒低合金高强度钢的低周疲劳性能进行了测试,并对其循环特性和疲劳断口进行了观察和分析,发现该材料为循环软化,而且随着应变幅的提高,材料的软化速率逐渐增大.对材料的疲劳断口观察表明,疲劳裂纹起始于试样表面,沿断口周边分布,呈多源性特征.     

高铁齿轮钢18CrNiMo7-6循环变形行为 实验和本构模型

采用RPL100电子式蠕变疲劳试验机,对高铁齿轮钢18CrNiMo7-6开展了不同应变幅值下的对称应变循环实验,研究了齿轮钢在对称应变循环下的循环软硬化行为;对齿轮钢18CrNiMo7-6在不同应力工况下开展了非对称应力循环下单轴棘轮行为实验,研究了齿轮钢棘轮变形的演化规律.结果显示,在实验研究循环周次内齿轮钢18CrNiMo7-6在对称应变控制循环下表现出循环软化的特征,在非对称应力控制循环下呈现出衰减的棘轮应变率和常棘轮应变率两阶段.通过在Ohno-Abdel-Karim非线性随动硬化律中引入与累积塑性应变相关的棘轮参数的演化方程,建立了修正的循环弹塑性本构模型.模拟结果显示,该模型能够合理预测齿轮钢18CrNiMo7-6的循环软化特征和棘轮行为的演化规律.     

高应力幅循环历史对U78CrV钢棘轮行为的影响

U78CrV钢轨广泛应用于我国重载铁路,在服役过程中承受具有不同循环历史的滚动接触疲劳载荷,由此诱发的棘轮行为将加剧钢轨的疲劳失效。首先开展低应力幅和高应力幅下的非对称应力控制循环实验,随后进行具有不同循环周次高应力幅循环历史的低应力幅值循环实验,揭示应力幅和应力循环历史对U78CrV钢棘轮行为的影响。实验结果显示,U78CrV钢在非对称应力循环载荷作用下表现出显著的棘轮行为,应力幅的增加会提高棘轮应变和棘轮应变演化率;预加载的高应力幅循环周次越高,随后的低应力幅下的棘轮行为越明显;不同循环周次的高应力幅循环历史降低了低应力幅循环的棘轮应变率,但增加了耗散能密度;不同高应力幅循环历史下的低应力循环疲劳寿命与失效棘轮应变和稳定耗散能密度密切相关,随着失效棘轮应变和稳定耗散能密度的增加而降低。基于稳定耗散能密度建立了幂律函数,可以合理预测高应力幅循环历史的低应力循环疲劳寿命。研究结果对U78CrV钢轨的疲劳失效评估具有重要的参考价值。     

冷锻模具材料高速基体钢应变控制室温疲劳性能

对冷锻模具材料高速基体钢进行了室温下的单轴静态拉伸试验和应变控制单轴对称拉压低周疲劳试验,获得了静态拉伸力学性能和低周疲劳性能参数.通过对试验数据进行拟合,得到了高速基体钢材料在室温下静态单调拉伸应力-应变关系、循环应力-应变关系以及循环应变-寿命曲线.试验结果表明,该模具材料在本试验控制的循环应变幅范围内发生了循环软化,疲劳断裂之前未观察到明显的应力饱和现象.以控制应变幅为1.5%的试样为例,对材料的低周疲劳行为特性进行了分析.材料的循环应力响应分为明显软化,软化效应减弱和瞬时断裂3个阶段.     

X12CrMoWVNbN10-1-1转子钢室温低周疲劳特性

采用应变控制对超超临界汽轮机转子钢X12CrMoWVNbN10-1-1进行室温低周疲劳试验,并对试验结果进行了讨论.拟合了循环应力-应变曲线和应变-寿命曲线,得到该材料的室温低周疲劳特性参数,包括Ramberg-Osgood参数和Manson-Coffin参数,推测出该材料的转变寿命.对低周疲劳试验开始和结束两个阶段的拉压应力峰值、拉压卸载弹性模量以及迟滞回线面积进行了对比分析,并对不同应变幅控制的低周疲劳对应的应力变化进行了讨论.     

循环荷载下岩石塑性应变演化模型

为了准确评估岩石工程在周期性荷载作用下的长期稳定性和安全性,对岩石的循环疲劳塑性应变理论进行了研究。将岩石在循环荷载下的疲劳损伤变量方程,引入累积塑性应变方程中,通过积分变换,推导出高周和低周疲劳循环条件下岩石轴向塑性应变的演化方程;将塑性应变发展理论模型与前人疲劳试验结果进行了比较。结果表明,该模型较好地反映了岩石的轴向塑性应变演化规律,可直接用于疲劳荷载作用下岩石工程作用机理数值分析中。     

辙叉用高锰钢的循环变形与硬化

利用应变控制的低周疲劳试验,研究了实际辙叉用高锰钢在循环变形过程中的循环应力应变行为、峰/谷应力响应、以及循环变形之后材料硬度的变化。结果表明,辙叉高锰钢在循环加载初期呈现明显的循环硬化现象;随循环周次的增加,峰/谷应力逐渐达到饱和、稳定状态;随着应变幅的增加,辙叉钢的循环硬化速率加快,达到循环饱和时所需要的循环周次减少;与未变形辙叉钢相比,循环变形后辙叉材料的硬度大幅增加。     

10CrNiMo高强钢的低周疲劳特性

采用圆形横截面光滑试样,通过轴向不同应变幅控制的低周疲劳试验,研究了10CrNiMo高强钢的低周疲劳特性,包括循环应力-应变行为、应变-寿命特点、循环应力响应及其力学滞后现象,给出了相应的疲劳参数、循环软硬化特性及应变滞后规律.对裂纹扩展方向及试样疲劳断口的观察表明:裂纹扩展面与轴向力呈现多角度关系,裂纹萌生于试样表面,沿断口周边分布,且具有多源性;疲劳裂纹主要以锐化--钝化机制扩展.     

基于等效应变的轮盘低循环疲劳寿命预测

针对轮盘低循环疲劳载荷非对称及其主要寿命区限,提出一种简化的等效应变寿命预测模型,对某型发动机高压压气机I级盘进行了低循环疲劳寿命预测。补充了1Cr11Ni2W2MoV材料轴向应变控制的低循环疲劳试样试验,设计了高压压气机I级盘低循环疲劳试验件,在旋转试验器上进行了轮盘的低循环疲劳试验,得到3个盘的平均低循环疲劳试验寿命为4 280个试验循环。通过与试验寿命的比较,等效应变寿命预测误差为41.8％,Manson-Coffin预测误差为99.2％。结果表明:简化的等效应变寿命预测方法是有效的,而且对试验盘的寿命预测精度比Manson-Coffin预测模型高。     

平均应变对多轴循环特性及疲劳寿命的影响

以拉扭薄壁疲劳试样为研究对象,对正火４５号钢在控制总应变拉扭循环加载下进行了试验研究,分别测试存在平均应变情况下,比例加载与非比例加载时,拉与扭的应力响应值变化规律。结果表明,低周多轴疲劳加载下,平均应变使其应力响应值有所降低,且拉与扭应力响应值的变化规律不致,此外平均变对多轴疲劳寿命也有一定的影响。     

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     

高温循环变形对JLF-1钢微观结构的影响

低活性铁素体/马氏体钢,JLF-1,是聚变堆和超临界水冷堆的候选结构材料,高温循环软化现象是设计必须考虑的因素之一.为掌握JLF-1钢高温循环变形机理,本文采用透射电镜对JLF-1钢高温低周疲劳后样品的微观结构进行了分析,发现JLF-1钢的循环软化现象与位错密度、位错胞、板条宽度有关 其峰值拉应力与位错密度、板条宽度呈函数关系.     

考虑低应力幅影响的钢吊车梁疲劳可靠度分析

讨论了钢吊车梁疲劳可靠度分析方法.首先,建立了考虑低应力幅对变幅疲劳损伤程度减弱和疲劳荷载循环次数增长率这两个因素的钢吊车梁疲劳失效极限状态方程;其次,探讨了疲劳失效极限状态方程中各随机变量的统计特性,并按一次二阶矩方法和蒙特卡洛模拟方法计算了疲劳可靠度指标;然后,通过算例,研究了以上两个因素对疲劳可靠度指标的影响.研究结果表明:考虑低应力幅的疲劳损伤减弱后,钢吊车梁的疲劳可靠度指标显著增大,但随着疲劳荷载循环次数增长率的提高,疲劳可靠度指标降低.最后,提出了钢结构疲劳设计的几点建议.     

Z3CN20—09M铸造奥氏体不锈钢的低周疲劳行为

采用径向应变控制研究了Z3CN20-09M奥氏体不锈钢在室温和350℃高温下的低周疲劳行为．Z3CN20-09M不锈钢表现为先硬化后软化的循环特性,但硬化的程度取决于温度和应变幅．随着应变幅的增加,Z3CN20-09M钢的低周疲劳循环寿命逐渐减短,而相同循环次数下应力幅也随之提高．温度对Z3CN20-09M钢的低周疲劳行为影响较大,与室温相比高温下的循环硬化程度更高,相同应变幅下高温的低周疲劳寿命也高于常温下的寿命．通过疲劳实验的原位观察发现,奥氏体内的滑移面、夹杂物及奥氏体和铁素体两相的界面是疲劳裂纹可能的形核位置,奥氏体和铁素体两相的不协调变形使相界处产生应力集中,导致疲劳裂纹容易沿两相界面扩展．     

Q345钢对接接头低周疲劳性能试验研究

采用等幅轴向低周疲劳试验,通过疲劳寿命、循环应力-应变响应特征及应力-应变滞回曲线等指标研究了Q345钢对接接头的疲劳性能,观察了疲劳断口宏观特征,并在试验研究和有限元分析的基础上,建立了该焊缝材料的疲劳寿命预测公式.结果表明:焊缝材料初始阶段表现为明显循环硬化现象,后期为轻微循环软化,总体上提高了材料的强度及疲劳性能;随着轴向位移的增加,应力幅增大,循环硬化率线性减小;滞回曲线光滑、饱满,材料耗能能力稳定;疲劳断口可明显划分为裂纹源区、裂纹扩展区和裂纹瞬断区,为典型疲劳破坏断口.得到的疲劳寿命预测公式对实际工程中Q345钢结构的疲劳分析和寿命预测具有重要意义.     

充水保压蜗壳结构中钢衬的低周疲劳问题

鉴于抽水蓄能机组蜗壳通常采用充水保压技术埋入混凝土,在运行期钢蜗壳须要承受频繁的大幅值静水压力循环作用,面临一定程度的低周疲劳失效风险,以某实际充水保压蜗壳结构为例,首先基于ABAQUS有限元分析平台完成了该组合结构的施工-运行过程静力仿真分析,然后基于DesignLife疲劳分析平台,依据有限元静力分析结果采用常幅值荷载的循环方式预测了钢蜗壳的疲劳寿命,其中材料的S-N曲线(应力-寿命曲线)选取为Eurocode3-112.计算结果表明:运行期钢蜗壳的局部脱空现象会对其自身的受力产生不利影响,脱空区-高应力区-高疲劳失效风险区三者间存在显著的因果对应关系.从预测的疲劳寿命数量级(2×10~5以上)看,电站运行期内钢蜗壳无低周疲劳失效的风险.     

应变状态下ZL114A铝合金低周疲劳行为的研究

在室温应变控制下,对ZL114A铝合金进行了单轴低周疲劳试验研究和显微分析,结果表明:材料在低周载荷下,当循环应变幅值小于0.6%,材料没有表现出循环硬化现象.随着循环应变幅值的增加,材料表现出明显的循环硬化现象;且随着应变幅值的增加材料的附加强化程度增大;应变幅值的大小对ZL114A铝合金低周疲劳寿命有较大影响,随着应变幅值的增大,疲劳寿命降低明显;疲劳损伤断口表现出大量的韧窝和韧性断裂的特征.     

锌铝合金和铜合金的低周疲劳性能研究

本文对ＺＡ２７和ＺＣｕＳｎ１０Ｐ合金在室温下的循环应力应变特性进行了测试,得到了两种材料的循环应力应变曲线。对两种材料的疲劳试件断口进行了分析。结果表明：ＺＡ２７合金表现为循环软化,疲劳断口为准解理。ＺＣｕＳｎ１０Ｐ１表现为循环硬化,疲劳断口以韧窝和疲劳辉纹为主。