作者:吴圣川; 李存海; 张文; 康国政 期刊:《固体力学学报》 2019年第06期
裂纹的萌生、扩展和断裂行为及其与材料本身和外部因素的关联一直是工程与科学领域的重要研究课题.论文总结了影响金属材料疲劳裂纹扩展的多种因素,综述了高周疲劳裂纹扩展的唯象模型和理论模型,以及低周和超高周疲劳裂纹扩展模型的最新进展(包括基于能量的和考虑概率的).综合前述模型优缺点,提出了一种基于单轴拉伸性能的新型疲劳裂纹扩展模型(iLAPS).分析表明,新模型iLAPS与多种常用材料的疲劳裂纹扩展试验数据吻合较好,并且能够...
作者:许罗鹏; ZHOU; Min; 王清远 期刊:《工程科学与技术》 2018年第06期
DZ125合金具有优良的综合性能表现,已被广泛应用于燃气涡轮高温部件的铸造。关于DZ125合金的疲劳问题研究已有较多文献报道,但从微观断口分析的角度系统阐述该合金超高周疲劳裂纹萌生及失效机制的研究则相对较少。通过研究发现,随着疲劳强度的降低,疲劳数据离散性有增大的趋势;较小的疲劳应力(小于220MPa)所对应的疲劳寿命并未有明显增加,上述特征与疲劳微观裂纹萌生机制的改变直接相关。在高应力作用下,疲劳裂纹倾向于从材料的表...
作者:何超; 王清远; 刘永杰 期刊:《工程科学与技术》 2012年第S2期
对低合金钢q345狗骨型试样进行了超声疲劳试验,应力比R=-1,研究其在超高周区域内的疲劳寿命特性及破坏机理。试验过程中发现试样疲劳裂纹的扩展会导致试样固有频率的降低,通过有限元模态分析确定了试样断裂瞬间固有频率大小与表面裂纹尺寸的关系,经过对比发现,有限元得到的裂纹半径与断口分析测出的裂纹大小十分吻合。根据实验过程中固有频率的减少情况预测了试样超高周疲劳裂纹扩展寿命的大小,发现其占到疲劳总寿命大小的0.2%~0....
作者:李建宏; 雷俊良; 周扬 期刊:《石油化工设备技术》 2013年第05期
某循环水管道双金属温度计保护套管短期使用后即发生了断裂,通过宏观、断口检测及计算等方法进行断裂原因分析,结果表明保护套管断裂主要原因是由于管道中两相流的作用,引起套管共振,产生超高周疲劳断裂,并提出了套管安装使用的建议.
作者:刘行; 刘其晨; 于欢; 郭玉鹏; 邓海龙 期刊:《内蒙古工业大学学报·自然科学版》 2019年第04期
在应力比为-1,0和0.3的情况下,对渗碳齿轮钢进行了轴向加载试验,研究其超高周疲劳性能.试样的疲劳失效形式为:表面失效、内部无细晶粒区(Fine granular area,FGA)失效和内部有FGA失效.为描述齿轮钢在变应力比及表面强化处理下的竞争失效机理,建立了包含三种失效模式的多重竞争疲劳失效模型.结果表明,三种疲劳失效模式的失效概率与试验数据吻合较好,为阐明齿轮钢超高周疲劳状态下疲劳裂纹萌生竞争机制提出新的评估方法.
作者:张维; 贾文清; 文杰; 富敏; 吴昉赟 期刊:《热加工工艺》 2018年第10期
鉴于地脚螺栓对保障核电站安全运行具有重大的工程意义,采用超声疲劳实验研究了核电站用42Cr Mo E螺栓材料的超高周疲劳性能。通过扫描电镜分析了不同疲劳阶段的断口形貌。结果表明,核电站用42Cr Mo E螺栓材料组织主要由回火索氏体组成,含少量铁素体。其S-N曲线为连续下降型,在10-9循环周次内不存在传统S-N曲线的水平平台,疲劳极限消失。而其对应于10-9周次下,疲劳强度为506 MPa。42Cr Mo E螺栓材料疲劳裂纹在高周和超高周范围内有...
作者:王雨; 赵大军 期刊:《路基工程》 2019年第01期
为探索超高周疲劳作用下花岗岩内部裂纹的演化机理,构建符合矿物实际分布特征的颗粒流模型,对其进行超声疲劳加载,通过超声疲劳试验加以验证。结果表明:超高周疲劳作用下,花岗岩微裂纹主要由拉张应力机制产生的。在宏观裂纹出现前,矿物晶体边界微裂纹占主导,随宏观裂纹出现,晶内裂纹占比逐渐增大并处于主导地位。
作者:金辉; 何柏林 期刊:《兵器材料科学与工程》 2018年第03期
通过超声疲劳试验和超声冲击试验,探究A7N01P-T4铝合金焊接接头未冲击和冲击后疲劳试样超高周疲劳性能,利用高分辨扫描电镜对失效断口进行观察。结果表明:冲击后试样超高周疲劳寿命相对于未冲击试样有显著提高,两条曲线均连续下降,当循环周次为2×106周时,未冲击试样疲劳强度为69.30 MPa,冲击后试样疲劳强度为97.72 MPa,提高了41.0%;未冲击试样疲劳裂纹从焊趾表面萌生,冲击后试样焊趾处表层组织得到强化,裂纹从焊趾转移至焊缝表面...
作者:鲍学淳; 程礼; 陈煊; 陈超; 鲁凯举 期刊:《机械强度》 2019年第04期
开展了碳纤维树脂基复合材料三点弯曲超高周疲劳实验,对比了无冷却、间断加载、压缩冷空气及液氮四种冷却方式,并利用红外热像仪对试件的温度进行监控,研究了碳纤维树脂基复合材料在超声频加载下的热效应。结果表明:碳纤维树脂基复合材料在超声频加载时会产生明显的温升现象,并对其弯曲模量及谐振频率产生较大影响,严重时甚至会出现试件烧蚀现象;采用液氮冷却可保证试件在超声加载过程中温度不超过其玻璃态转化温度;当应力循环次数...
作者:何柏林; 谢学涛; 丁江灏; 邓海鹏; 金辉 期刊:《稀有金属材料与工程》 2019年第02期
通过超声疲劳试验探究超声冲击对MB8镁合金焊接接头超高周疲劳性能的影响。同时,从应力集中、残余应力、晶粒细化等3个因素来探究超声冲击改善MB8镁合金焊接接头超高周疲劳性能的机理。结果表明:在1.0×108疲劳寿命下,焊态试样疲劳强度为31.62 MPa,冲击态试样疲劳强度为39.81 MPa,冲击态试样疲劳强度相较于焊态提高了26%。这说明超声冲击可以明显提高MB8镁合金焊接接头超高周疲劳性能。焊态试样焊趾处应力集中系数Kt1=1.95,冲击态试...
作者:邓彩艳; 高仁; 龚宝明; 王东坡 期刊:《焊接学报》 2018年第11期
采用超高周疲劳试验系统研究7050-T7451 铝合金搅拌摩擦焊接头的超高周疲劳性能. 试验结果表明,焊接接头在107 周次以上仍然会发生疲劳失效,S-N 曲线在108 周次左右出现转折点,呈折线型下降;通过SEM 对超高周疲劳断口形貌进行观察发现,当应力范围较高时,试件的疲劳裂纹往往在表面萌生,随着应力范围的降低,裂纹有亚表面和内部萌生的倾向;裂纹萌生位置取决于表面起裂和内部起裂相互竞争的结果;试件的断裂位置多为焊接接头的热力影响...
作者:鲁连涛; 张卫华 期刊:《机械强度》 2005年第03期
从20世纪80年代日本的学者提出钢铁材料在超过107的应力循环出现疲劳破坏的现象后,到20世纪90年代这一现象得到欧洲学者的重视,并通过很多合金的1010应力循环的超声疲劳实验数据证明这一现象的存在.至此,超高周疲劳研究在国际上逐渐成为疲劳研究领域的一个热点.文中论述金属材料超高周疲劳研究的背景及意义, 介绍最近几年超高周疲劳的研究成果, 回顾金属疲劳研究的历史,明确超高周疲劳在疲劳研究史上的地位,提出今后超高周疲劳研究...
作者:周承恩; 洪友士 期刊:《机械强度》 2004年第Z1期
以GCr15钢为实验材料进行旋转弯曲超高周疲劳行为的实验研究.用光学显微镜和扫描电镜对试样疲劳断口进行观察,结果显示,疲劳断裂周次从106直到4×108,GCr15钢疲劳裂纹大多起源于试样内部,裂纹源一般为非金属夹杂物.从内部起裂的试样,疲劳寿命一般比从表面起裂试样的寿命长.文中从断裂力学和断裂物理的角度,对实验结果和疲劳机理进行分析.
作者:江保军; 陈耿; 陈荣华; 王晓钢; 刘志成 期刊:《机械科学与技术》 2018年第09期
本文运用超声疲劳试验技术研究了洁净42CrMo高强钢在高周和超高周循环加载下的疲劳性能,并考虑了不同表面质量和加载方式对其疲劳性能的影响。主要关注了表面质量和加载方式对其S-N曲线特征的影响,使用Miner准则预测变幅疲劳寿命的准确性,通过断口观察分析了不同表面质量和加载方式下的微观失效机理,并分析了变幅加载中低载荷的影响。综合考虑了表面质量和加载方式对洁净42CrMo高强钢疲劳性能的影响,能指导该材料的加工制造和明确...
作者:刘汉青; 刘亮; 黄志勇; 王清远 期刊:《航空动力学报》 2018年第05期
通过试验研究了110Hz和20kHz两种频率正弦式非对称载荷作用下TC17合金材料的疲劳失效行为,结果表明:载荷频率对TC17合金的疲劳强度和疲劳失效机理影响不明显,两种频率载荷作用下TC17合金的疲劳失效均存在表面诱发疲劳失效和内部诱发疲劳失效。表面诱发的疲劳失效主要是由循环载荷作用下试样机械加工缺陷和表面滑移所导致的,内部诱发的疲劳失效主要是由于材料初生α相在非对称循环载荷作用下发生解理断裂而导致的,失效形式的不同使得...
作者:邓彩艳; 尹庭辉; 龚宝明 期刊:《焊接学报》 2018年第04期
采用天津大学自行研制的TJU-HJ-I型超声疲劳试验系统研究了TC11钛合金电子束焊焊接接头的超高周疲劳性能.试验结果表明,TC11钛合金电子束焊接接头在107周次以上仍然会发生疲劳失效,S-N曲线呈现连续下降的趋势,没有明显的转折.试件的断裂位置大多数为母材处,焊缝和热影响区的疲劳性能要比母材好,这与焊接接头的微观组织有关.通过SEM对超声疲劳断口形貌进行观察发现,断裂试件的疲劳裂纹大部分在表面萌生,然而在应力范围较低时,疲劳裂...
作者:洪友士; 孙成奇; 刘小龙 期刊:《力学进展》 2018年第01期
在循环载荷作用下,合金材料发生裂纹萌生、扩展直至断裂的周次在107以上的过程被称为超高周疲劳(very-high-cyclefatigue,VHCF).本综述将从30年前超高周疲劳的研究起源讲起,直到近年的最新进展.引言之后的内容包括:超高周疲劳研究的起源,超高周疲劳的主要特征,超高周疲劳裂纹萌生特征区和特征参量,裂纹萌生特征区的形成机理与模型,超高周疲劳性能预测模型.在叙述中,试图回答下列问题:什么是超高周疲劳?为什么要研究超高周疲劳?超高...
作者:何柏林; 张枝森; 谢学涛; 金辉; 李力 期刊:《中国铁道科学》 2017年第05期
为提高转向架焊接构架焊接接头的超高周疲劳性能,分别采用不同冲击参数和冲击方式下的超声冲击和机械打磨,处理动车组转向架用SMA490BW钢的焊接接头,并利用超声疲劳试验系统测试处理前后焊接接头的超高周疲劳性能。通过残余应力测试、金相组织和断口形貌观察,分析用超声冲击和机械打磨提高SMA490BW钢焊接接头超高周疲劳性能的机理。结果表明:在330 MPa应力条件下原始焊态接头的平均疲劳寿命约为0.252×107周次,经机械打磨后疲劳寿...
作者:刘汉青; 何超; 黄志勇; 王清远 期刊:《金属学报》 2017年第09期
通过实验研究了2种频率(110Hz和20kHz)循环载荷作用下航空发动机叶片材料TC17合金的超高周疲劳失效行为,分析了不同失效形式下的裂纹萌生机理。结果表明,TC17合金在2种实验载荷频率下均存在表面和内部萌生裂纹诱发疲劳失效2种失效形式,表面萌生裂纹诱发的疲劳失效主要是由加工缺陷和循环载荷作用下试样表面滑移处应力集中引起的横向裂纹所致,内部萌生裂纹诱发的疲劳失效是由循环载荷作用下材料初生α相的滑移断裂所致。失效机...
超高周疲劳是指材料应力循环次数达到1×10^7以上发生疲劳断裂的行为,不同于传统疲劳“无限寿命”的观点。为了能够合理化设计疲劳构件、有效评估寿命、减少安全隐患和经济损失,有必要对材料超高周疲劳性能进行深入研究。总结了铝合金超高周疲劳S—N曲线的特征、疲劳裂纹的产生、裂纹扩展以及影响疲劳破坏的因素,在此基础上提出利用TIG熔修、机加工打磨、超声冲击等延寿技术提高疲劳寿命;最后在分析现状的基础上,提出一些有关...