高温疲劳裂纹扩展规律的研究

采用降载法和目测法对高温镍基合金的中心裂纹试样进行了高温疲劳裂纹的门槛值试验和扩展速率试验，并分析讨论了高温下疲劳裂纹的扩展规律及其影响因素。     

缺口小裂纹的疲劳扩展速率

将复型技术应用于疲劳小裂纹扩展试验中的裂纹长度测量。在等载荷比R=0.1、不同平均载荷水平影响的疲劳条件下,板试样V型缺口小裂纹疲劳扩展速率做了试验测试;通过结果分析,提出了缺口小裂纹疲劳扩展速率表达式,并以εp为控制参数,求出45~#钢的计算式。     

400MPa超级钢疲劳裂纹扩展速率

采用PLG-100高频疲劳试验机,在试验频率为80 Hz条件下,应用三点弯曲法对400 MPa超级钢板进行了裂纹扩展速率实验;绘制出ANS400裂纹扩展速率da/dN与应力强度因子幅ΔK之间的关系曲线;利用Origin7.0软件,采用线性拟合的方法得出Paris方程中的系数C=9.4×10-12mm/次,m=4.47.计算得出ANS400钢的裂纹扩展门槛值ΔKth为7.98 MPa.m1/2.     

包含△K和Kmax二参数的疲劳裂纹扩展模型

除了材料自身特性和环境因素外,疲劳裂纹扩展的方式取决于裂纹尖端附近的应力场.而该应力场由外加应力和残余应力组成,受到引起循环塑性区的应力强度因子变化幅度△K和产生单调塑性区的最大应力强度因子Kmax的共同影响.因此,驱动裂纹扩展的外部驱动力应该是△K和Kmax.通过比较Vasudevan和Sadananda,Kuiawski、张嘉振等人提出的3种典型的二参数疲劳裂纹扩展模型的特点,提出了一个兼顾内、外应力,适合变幅载荷下疲劳裂纹扩展的新模型.     

包含ΔK和Kmax二参数的疲劳裂纹扩展模型

除了材料自身特性和环境因素外,疲劳裂纹扩展的方式取决于裂纹尖端附近的应力场。而该应力场由外加应力和残余应力组成,受到引起循环塑性区的应力强度因子变化幅度ΔK和产生单调塑性区的最大应力强度因子Kmax的共同影响。因此,驱动裂纹扩展的外部驱动力应该是ΔK和Kmax。通过比较Vasudevan和Sadananda,Kujawski、张嘉振等人提出的3种典型的二参数疲劳裂纹扩展模型的特点,提出了一个兼顾内、外应力,适合变幅载荷下疲劳裂纹扩展的新模型。     

结构钢疲劳裂纹扩展门槛值预测的新方法

通过对各种疲劳门槛值的理论模型的分析，认为结构钢的拉伸性能指标和循环加载条件是裂纹体疲劳门槛值的决定因素．建立了用屈服强度、抗拉强度、断裂延性和循环加载应力比预测疲劳门槛值的人工神经网络模型，并用10种结构钢的60个样本对该模型进行了训练．结果表明，人工种经网络模型可以很好地描述疲劳门槛值与结构钢拉伸性能指标及应力比之间复杂的定量关系．应用所训练的人工神经网络模型预测了部分结构钢的疲劳门槛值，预测的结果与实测值符合良好。     

循环塑性与疲劳裂纹扩展门槛值

基于材料的循环塑性预测了疲劳裂纹扩展的门槛值.所提出的模型强调材料的循环塑性对疲劳裂纹扩展的影响.结合无位错区理论和内聚区理论计算循环载荷下裂纹吸附区的J积分值,并以J积分作为断裂参数建立裂纹扩展的标准.由此计算的疲劳裂纹扩展速率符合通常的模式,预测的门槛值与实验拟合较好.当前模型的主要特点是近门槛疲劳主要由材料的循环变形行为确定,进而由标准循环加载的实验确定,这对于工程实际有重要意义.     

包含ΔK和Kmax二参数的疲劳裂纹扩展模型

除了材料自身特性和环境因素外,疲劳裂纹扩展的方式取决于裂纹尖端附近的应力场。而该应力场由外加应力和残余应力组成,受到引起循环塑性区的应力强度因子变化幅度ΔK和产生单调塑性区的最大应力强度因子Kmax的共同影响。因此,驱动裂纹扩展的外部驱动力应该是ΔK和Kmax。通过比较Vasudevan和Sadananda,Kujawski、张嘉振等人提出的3种典型的二参数疲劳裂纹扩展模型的特点,提出了一个兼顾内、外应力,适合变幅载荷下疲劳裂纹扩展的新模型。     

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。     

变幅载荷下的疲劳裂纹扩展

通过１６Ｍｎ钢在高－低，低－高－低和低－高加载情况下，不同超载比时的裂纹扩展了实验研究，获裂纹长度与循环次数，裂纹扩展速率与裂纹长度的相应变化曲线，实验表明，在高－低和低－高－低加载下疲劳裂纹扩展具有迟滞效应，其随超载比增大而增大，文中使用常数的Ｗｉｌｌｅｎｂｏｒｇ模型对具有迟滞效应情况进行了寿命分析，计算表明在大超载比下与实验结果相比明显偏大，上述现象对变幅载荷下有裂纹机械构件的安全寿命预测具有     

复相钢的疲劳小裂纹扩展实验研究

用塑料复型法对马氏体＋贝氏体复相钢小裂纹的扩展特性进行了实验研究，实验表明，塑料复性法是监测小裂纹的有效手段，小裂纹主要在缺口表面初始缺陷（如夹杂物）处萌生；在裂纹较小阶段、疲劳小裂纹的扩展受显微组织与多相界的影响。     

20Cr结构钢疲劳小裂纹扩展行为的研究

对正火20Cr的疲劳小裂纹扩展行为进行了研究。使用应力强度因子范围△K对小裂纹和长裂纹的扩展速率进行关联。结果表明，在应力比R=0的恒幅载荷下，小裂纹效应不明显；在R=-1的恒幅栽荷下，小裂纹效应则较为突出，且穿透裂纹均由多条小裂纹汇合而成。随着裂纹长度的增加，小裂纹的扩展速率出现一个由快变慢又加速的过程。     

16MnR钢中微裂纹的疲劳扩展

对含有不同微孔缺陷尺寸的16MnR试棒,在低周疲劳下研究了裂纹扩展的规律。试件初始缺陷尺寸对疲劳寿命的影响,可用垂直于载荷方向缺陷截面积的四次方根来表达。探讨了微裂纹扩展速率和描述低周疲劳的Manson-Coffin公式之间的相互关系。     

轴承钢的疲劳裂纹研究

对轴承钢的疲劳裂纹和门槛值进行了仔细研究，提出了该类材料门槛值的理论计算公式，考虑了如应力比、应力集中、曲率半径等影响脆性开裂的主要因素，并给出了实验验证，两者非常吻合．     

2205不锈钢焊接接头疲劳裂纹扩展试验及分析

采用IGTB逆变式CO2气体保护焊对2205双相不锈钢进行焊接,形成焊接接头;并根据标准GB6398-2000对接头进行疲劳裂纹扩展试验.通过疲劳裂纹扩展速率测试,利用Matlab软件和Paris线性回归方程分析数据,得到对接接头上焊缝区、热影响区和母材区的疲劳裂纹扩展速率lg(da/d N)-lgΔK曲线.结果显示,给定的应力比工作条件下,疲劳裂纹在对接接头各区域的扩展速率差别较大,热影响区的扩展速率较快,母材次之,焊缝金属最慢.并利用SEM方法观察了疲劳断口,分析了产生疲劳裂纹扩展速率不同的原因.     

加载波形对车轴钢疲劳裂纹扩展速率的影响

采用电位法裂纹测量技术与断口形貌分析相结合，讨论了加载波形对车轴钢长、短裂纹扩展速率的影响。结果表明，车轴钢对加载波形的变化具有一定的敏感性，在相同的驱动力（△Ｋ）作用下，矩形波加载的裂纹扩展速率普遍高于正弦波加载的裂纹扩展速率。从断口形貌ＳＥＭ照片上也证实了这一点。     

TA6V钛合金疲劳小裂纹扩展行为研究

根据航空标准HB7705—2001《金属材料疲劳小裂纹扩展速率试验方法》,采用复型法对TA6V钛合金SENT试样进行疲劳小裂纹试验,分析TA6V钛合金在应力比R=-1和R=0时不同应力水平下的疲劳小裂纹扩展规律;通过扫描电镜观察小裂纹在显微组织中的扩展路径和扩展方式,研究小裂纹顶端和晶界的交互作用,对疲劳小裂纹扩展的奇异性进行解释,从而对TA6V钛合金在我国的使用提供参考。     

D36钢母材和焊缝疲劳裂纹扩展的规律

测定了D36钢母材和焊缝金属在不同工况下的疲劳裂纹扩展速率和阈值。通过线性回归,得出了扩展速率表达式。结果表明,焊缝金属的疲劳裂纹扩展速率比母材的低,其阈值也比母材大。在静载和最大载荷一定的情况下,随应力比增大,焊缝的扩展速率降低。     

三点弯曲试样的应力双轴效应对疲劳裂纹扩展门槛值的影响

在测定某些钢材,例如35CrMoA,42CrMo,20CrMnTi,50CrMoA和轨钢的疲劳裂纹扩展门槛值时,普遍认为当三点弯曲试样的α/W<0.2时,ΔK_(th)值α/W(?)的减少而降低,只有当0.2<α/W<0.5时,ΔK_(th)值才趋于稳定.本文作者应用边界配置法计算了三点弯曲试样裂纹尖端应力场无奇异性的均匀横向分量,即应力双轴参数T.指出当三弯试样α/W<0.2时,T值很大.ΔK_(th)和T两者控制了对疲劳扩展有重要影响的过程区和塑性区.建议在测定三点弯曲试样的ΔK_(th)值时宜选用α/W=0.3～0.5.     

各种表面裂纹疲劳扩展分析方法的比较

介绍了两类预测表面裂纹疲劳扩展中的形貌变化及其剩余寿命的方法,并进行实验验证。结果表明,“Ｃｙｃｌｅ ｂｙ ｃｙｃｌｅ”方法的估算最为准确,川原正言等的经验方法也具有较好的精度。