基于FBG应变传感器的焊接接头疲劳试验

针对焊接接头疲劳实验中裂纹萌生阶段关键信息难以精准获取的问题,提出了一种基于光纤布拉格光栅(FBG)应变传感器的试验方法。采用十字焊接接头开展疲劳试验,通过在薄板焊趾圆弧段凸顶点布置FBG应变传感器,获取应变时间历程,以应变范围斜率突变点作为裂纹萌生的时间点。疲劳断口与焊趾形貌的对照表明焊趾圆弧段凸顶点是裂纹的易萌生位置,应变测试结果表明,焊接接头疲劳试件的疲劳失效呈现为多裂纹形式,多裂纹的萌生时间不同步且裂纹尺度不同。相较于传统的检测手段,FBG应变传感器操作简便,抗干扰能力强,稳定性好,并能较有效地捕捉焊趾多裂纹的萌生行为。     

十字焊接接头疲劳试验与宏观断口分析

疲劳断口的宏观分析是焊接结构疲劳试验和失效分析的有效手段,但一直未获得应得的重视,原因在于较难出现肉眼可识别的海滩条带。基于勾线法原理,研究了标记载荷对生成海滩条带的影响,制定了3种标记载荷谱,开展了十字焊接接头的拉伸疲劳试验。试验结果表明,标记载荷的幅值、平均值和循环次数是影响海滩条带生成效果的重要因素,保留载荷最大值的半幅标记载荷谱容易获得较明显的疲劳海滩条带。宏观断口分析发现了3种基本的裂纹演变形态,揭示了初始裂纹萌生位置及其数量是影响裂纹演变形态的主要因素。     

复杂飞机结构裂纹萌生寿命确定的工程方法

采用静拉伸应变测量试验的方法,确定了典型飞机复杂结构在载荷作用下的应变分布,并准确判断出其疲劳危险部位。对典型飞机复杂结构模拟件进行了等幅加载疲劳试验,并在疲劳试验过程中采用着色探伤方法测得了疲劳裂纹扩展数据。在此基础上,提出并建立了一种适用于确定复杂结构疲劳裂纹萌生寿命的工程方法,包括疲劳裂纹萌生寿命反推法和含有不确定寿命样本的统计推断方法。根据该方法对试验样本疲劳数据进行处理得出了裂纹萌生中值寿命及其在95%置信水平下的单侧置信下限。     

十字板焊接空心球节点数值模拟和常幅疲劳试验（英文）

为了揭示十字板焊接空心球节点(简称板球节点)常幅疲劳破坏机理并建立其相应计算公式,对板球节点进行疲劳试验.基于自行设计的加载装置,进行了19个节点试件的常幅疲劳试验;采用有限元对节点进行静力分析,并利用扫描电子显微镜对节点疲劳破坏断口进行金相分析.数值模拟和试验结果表明:板球节点中热点位于连接焊缝焊址球面处,且该点应力集中程度严重;节点疲劳裂纹萌生于焊缝焊址处且以板宽为直径沿球面环向扩展直至疲劳断裂.节点初始焊接缺陷及构造细节是构成疲劳失效的主要因素.基于常幅疲劳试验结果线性拟合得到了该节点的S-N曲线,并以热点应力幅为变量建立了其常幅疲劳计算公式.     

超低温裂纹尖端张开位移（CTOD）实验装置改进及焊接接头断裂韧性分析

针对超低温裂纹尖端张开位移（CTOD）实验中存在的试样对中不准确和温度控制不精确等问题，该文对现有设备进行了改进并展开测试实验。首先，选用9Ni钢焊接液化天然气（LNG）储罐并使用扫描电镜（SEM）和电子背散射衍射（EBSD）观察焊接接头的组织形貌；然后，用改进的CTOD实验装置测定接头的断裂韧性；最后，使用光学显微镜（OM）、SEM和EBSD分析CTOD断口形貌和疲劳裂纹的走向。实验观察到在焊接接头的熔合线处存在宽度约17μm的过渡层，元素Mo和Nb发生了偏聚，焊缝疲劳裂纹穿晶扩展；热影响区CTOD值低于焊缝且离散性较大，在主体实验过程中，出现了pop-in现象，产生的微裂纹沿熔合线粗晶区一侧扩展；粗晶区晶粒宽度达50～100μm，组织为粗大的板条马氏体，且大角度晶界比例较低。由实验可知粗晶区是整个接头断裂韧性最薄弱的区域。     

单点与双点拉剪点焊试样的疲劳特性比较

对单点与两点焊拉剪点焊疲劳试样分别进行了疲劳试验,观测了疲劳裂纹的形状和萌生位置,分析了两种试样的疲劳性能。通过有限元模型分析了同等载荷作用下两种试样的变形,对比两种试样的载荷幅寿命关系,认为两点试样的承载能力约为单点试样的两倍。基于此,使用单点试样的载荷幅寿命曲线,预测了两点试样的疲劳寿命,寿命预测结果与实验寿命结果一致。     

铜与钢的二氧化碳气体保护焊实验研究

采用钢焊丝熔化权C02气保焊焊接钢—钢异种金属，并对焊接接头进行了力学性能测定，金相组织及成分分析断口形貌SEM观察。试验结果表明这种焊接方法是可行的。     

GH4169合金高温多轴疲劳断口形貌分析

该文的主要目的是利用英国剑桥S250MK-Ⅱ扫描电镜,对高温多轴疲劳试样的断口形貌特征进行系统地扫描观察。结果表明,裂纹萌生于试件缺口根部最外层,起始于材料缺陷,试样加工刀痕,以及材料组织内部的脆性颗粒等附近,并呈现萌生裂纹的多源性;疲劳裂纹扩展区疲劳条纹为沿圆周方向被撕断的、不连续的条纹,而不是疲劳条带,并伴随着二次疲劳裂纹的出现;在瞬间断裂区,随着非比例度的增加,在瞬间断裂时韧窝逐渐加深,且撕裂面逐渐加大,且晶内第二相强化粒子Ni3Al是产生韧窝的主要根源。     

两点拉剪点焊试样疲劳过程中的固有频率

对单点与两点拉剪点焊试样分别进行了疲劳试验,观测了疲劳裂纹的形状和萌生位置,通过动态响应实验测量了疲劳破坏过程中固有频率的变化。对比两种试样的载荷幅寿命关系,认为两点试样的承载能力约为单点试样的两倍。有限分析了两种试样失效时的固有频率比,基于所测量的固有频率,确定了单点与两点试样疲劳失效时的频率比,对比了疲劳过程中的损伤。     

船舶钛合金构件拉伸疲劳断口分析

对TC4钛合金试样拉伸疲劳断裂宏观试验结果、相应的断口和卸载表面观察分析研究,发现在试样断口上有明显的河流花纹走向、韧窝和韧性条带特征.其断裂机理是疲劳拉伸载荷作用下,在应力值比较高时一些沿层裂纹开始出现并扩展,同时微孔长大形成韧窝,并最后导致了材料断裂.     

20kHz和140Hz下高强汽车弹簧用钢的疲劳性能

对一种高强汽车弹簧用钢分别进行了常规疲劳和超高周疲劳试验。常规疲劳试验频率为140Hz,超高周疲劳试验频率为20kHz。采用扫描电镜分别对失效试样进行断口扫描分析。结果表明,140Hz和20kHz下的疲劳断口表现出相似的特征,在106循环周次内失效的试样断口起源萌生于试样表面;而高周和超高周疲劳试样断口起裂于试样次表面或内部,且断口呈现"鱼眼"状特征。另外,超高周疲劳断口裂纹源周围存在粒状亮面特征区。弹簧钢的超高周疲劳S/N曲线呈现二次下降型特性,其S/N曲线的形态特征跟试样夹杂物尺寸密切相关。140Hz得到的疲劳试验结果与20kHz下的超高周疲劳试验结果有着明显的偏差,弹簧钢频率效应明显。     

船体结构钢腐蚀疲劳裂纹扩展行为研究

针对船体结构钢16 Mn处于海水腐蚀与交变载荷的交互作用,并且在阴极保护作用下工作的实际工况,研究了阴极保护对16 Mn船体结构钢在海水和3.5%NaCl水溶液中的腐蚀疲劳裂纹萌生和裂纹扩展的行为。结果表明裂纹扩展速率不仅受阴极电位的影响而且受环境介质的影响。     

汽车用高强度弹簧钢50CrV4的超高周疲劳性能的研究

该文用USF-2000超声疲劳实验机研究了50CrV4高强度弹簧钢的超高周疲劳性能,并用Quan-ta600扫描电子显微镜对疲劳断口形貌进行了观察。研究结果表明,所有的疲劳裂纹都是从内部或亚表面的夹杂物处萌生,能谱分析表明夹杂物的成分主要是钙铝的氧化物,并且测量的夹杂物的尺寸超过了临界夹杂的尺寸,因此在疲劳断口上并没有观察到夹杂物周围的光学暗区(ODA)。在109的循环周次内,50CrV4钢存在疲劳极限,其S-N曲线的形式为传统的疲劳极限型。     

TC4钛合金TIG焊接接头的组织和力学性能研究

通过改变焊接工艺参数，在不同的焊接热输入条件下对3 mm厚TC4钛合金进行钨极氩弧焊焊接，焊后观察了接头组织，测试了显微硬度、抗拉强度和弯曲强度，并结合断口形貌特征分析了接头的断裂方式和焊缝元素成分。试验结果表明：在四种焊接热输入条件下，焊缝组织均为单一的针状α′马氏体编织而成的网篮状组织；焊缝中心部位的显微硬度值最大，在热影响区存在一个明显的软化区；焊接接头的抗拉性能良好，弯曲性能普遍不佳，延伸率和断面收缩率值偏低，接头塑韧性较差，接头断裂方式以脆性断裂为主；焊缝区的主要元素成分为Al、Ti、V,无其他元素的出现，表明焊接过程中保护效果良好。     

一种高强汽车弹簧用钢的超高周疲劳研究

采用超声疲劳试验技术对一种高强汽车弹簧用钢进行了超高周疲劳试验。采用扫描电镜对失效试样进行断口分析,并对断口特征区域尺寸进行了测量。结果表明:在0~10~6循环周次内失效的试样断口起源萌生于试样表面;而在10~6~10~9循环周次内失效的试样断口萌生于试样次表面或内部,且断口呈现鱼眼状特征,随着夹杂物处应力强度因子幅的减小,疲劳寿命增加;而粒状亮面处的应力强度因子幅并不随寿命变化而明显变化,基本为一常数。弹簧钢的超高周疲劳S-N曲线呈现二次下降型特性,其S-N曲线的形态特征跟试样夹杂物尺寸密切相关。     

ZL109铸造铝合金高温疲劳分析

对ZL109材料在AMSLER100HFP500高频疲劳试验机上进行高温高频疲劳试验。利用升降法和配对法得出中值疲劳强度(疲劳极限)σ50=144.75 MPa。用扫描电子显微镜(SEM)对断口形貌进行分析,研究裂纹源的形成原因。通过研究ZL109合金的高温疲劳性能和断口形貌,澄清了裂纹源形成的原因。结果表明铸造缺陷是裂纹源形成的主要原因,高温疲劳断裂是蠕变-疲劳交互作用的过程,合理的成分和工艺有利于提高材料的高温性能和疲劳寿命。本工作为新活塞材料的开发提供了依据。     

20g焊接试板冷弯开裂机理研究

选用20g焊接试板在不同的冷弯角度下进行冷弯试验;利用网格划分方法,测得焊接接头试样冷弯后试样表面拉伸塑性应变,利用一元非线性回归方法,结合焊接接头各区域的冲击韧性值,对冷弯开裂的原因进行分析。     

GH4169镍基高温合金高温多轴低周疲劳性能

利用薄壁管试样,在MTS809疲劳试验机上对GH4169镍基高温合金进行了650oC下的高温多轴拉扭低周疲劳试验,通过对应力应变迟滞迴线分析发现,拉扭分量应力应变迟滞迴线形状与试件的加载波形和加载路径相关,塑性应变不断增大。利用FEI-Quanta 200扫描电镜和EDAX Genesis 2000 X-射线能谱仪对试样疲劳断口微观分析,结果表明,GH4169镍基高温合金材料在高温循环加载下有氧化现象。综合不同等效应变下材料的断口形貌差异,推断在高温循环加载下有蠕变氧化作用。     

用插销法研究低碳钢和低合金钢焊接接头的应力腐蚀

插销法是焊接裂纹敏感性的试验方法。用插销法作为评定低碳钢、低合金钢焊接接头应力腐蚀破裂（Stress Corrosion Cracking，略记为SCC）性能的方法，并以施加于插销的临界初始应力σimpSCC作为评定SCC抗力的指标，用不同型号焊条焊制的20g和16MnR钢，焊接接头HAZ各区及焊缝在沸腾混合硝盐溶液（MNS）中的SCC敏感性的试验结果表明：以插销法的σimpSCC与分别以恒载拉伸法的σSCC和以悬臂弯曲法的J1SCC评定的接头各区SCC抗力的变化规律是一致的，文中还对SCC的亚临界扩展过程进行了讨论。     

超声波冲击处理对Ti80合金焊接接头疲劳性能的改善效果

采用超声波法对手工氩弧焊接的Ti80板材两种焊接接头(十字形角接和对接接头)进行了冲击处理。对超声波处理前后两种焊接接头的疲劳试验数据进行了处理、对比和分析,结果表明,超声波冲击处理能够明显改善Ti80合金板材焊接接头的疲劳性能:在一定的应力范围内,超声冲击波处理试件与原始焊态试件相比,十字形角接接头的疲劳强度(2×106)提高126%,疲劳寿命延长3.7~19.4倍;对接接头的疲劳强度(2×106)提高29%,疲劳寿命延长2.6~33.2倍;超声波处理还能够改善疲劳数据的分布规律,降低疲劳数据的分散性。