疲劳裂纹扩展研究综述

对疲劳裂纹,指出了扩展条件和研究方法;分析了控制参量;论述了扩展速率和寿命预测。     

LZ50车轴钢疲劳裂纹扩展试验研究

完成了连铸和模铸LZ50车轴钢疲劳裂纹扩展试验,得到了两类LZ50车轴钢的疲劳裂纹扩展曲线。采用Paris公式和另一种全范围表达式研究了两种铸造工艺下LZ50车轴钢的疲劳裂纹扩展规律。研究结果表明:Paris公式仅能描述LZ50车轴钢疲劳裂纹稳定扩展阶段的规律;全范围表达式对LZ50车轴钢的全范围疲劳裂纹扩展规律描述较好,且得到的疲劳裂纹扩展门槛值与试验曲线得到的门槛值接近,相对误差小于3%;连铸LZ50车轴钢的疲劳裂纹扩展速率门槛值低于模铸LZ50车轴钢,其疲劳裂纹扩展性能不如模铸LZ50车轴钢。     

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。     

3种疲劳裂纹扩展速率模型比较

Paris模型、Walker模型和Forman模型是常用的3种疲劳裂纹扩展速率模型,为比较3种模型在不同应力比下,拟合疲劳裂纹稳定扩展阶段速率的异同,采用标准紧凑拉伸试样进行疲劳裂纹扩展速率试验,由试验数据拟合得到3种模型公式的参数,并进行对比分析。结果表明,3种模型拟合精度均随应力比增大逐渐降低;对于单一应力比下的疲劳裂纹扩展,3种模型均具有较好的精度,但对于不同应力比下的疲劳裂纹扩展,Walker模型的拟合结果随应力比增大略有失真;而Forman模型的拟合结果随应力比增大有较大失真。     

核电含缺陷管道共振下疲劳裂纹扩展速率分析

针对核电一回路含缺陷主管道在内压波动、机械振动状况下,管道会产生明显的振动疲劳效应问题,建立了核电一回路含缺陷管道动态有限元模型研究动态特性对主管道疲劳裂纹扩展速率的影响。运用ABAQUS对核电一回路含缺陷主管道在静态内压和弯矩幅值下进行分析,得到静态裂纹应力强度因子及其前缘应力;然后对主管道在幅值相同的简谐循环载荷作用下进行分析,得到共振疲劳效应下的动态裂纹应力强度因子及其前缘应力;最后运用Paris公式分别得出静态与动态作用下疲劳裂纹扩展速率。研究结果表明:在内压及弯矩下,共振疲劳作用分别会提高裂纹最深点应力强度因子及其前缘应力50%~100%和16%~23%,同时二者分别会提高疲劳裂纹扩展速率将近5倍。     

贝氏体钢轨钢材料疲劳裂纹扩展速率的试验

应用MTS试验机进行了贝氏体钢轨钢裂纹扩展速率试验,利用Paris公式分析了贝氏体钢轨钢裂纹扩展速率试验数据,结果表明:可以利用Paris公式获得的疲劳裂纹扩展速率公式计算指定应力强度因子幅下裂纹扩展速率。     

反复张力下V形切口圆条的表面裂纹的疲劳扩展

研究目的：在相同的反复张力下,研究V形切口圆条表面裂纹的疲劳扩展规律。研究方法：1.构建V形切口圆条模型（图1）,基于线性二次元将模型表面离散成一个个网格点（图2）;2.以AZ-6A-T5镁合金为例,利用J积分计算应力强度因数,利用NASGRO裂纹增长率模拟裂纹的疲劳扩展;3.通过研究不同的裂纹纵横比和对应的应力强度因数之间的相关性来研究裂纹的扩展。重要结论：1.在裂纹扩展时裂纹纵横比的初始值对断裂形状的发展有重要影响;2.裂纹纵横比对疲劳负荷寿命的作用比缺口半径更加明显;3.当裂纹前缘演变成一条直线形时可观察到不稳定的裂纹扩展;4.裂纹深度一定时,断裂纵横比越小,疲劳负荷寿命越短;5.当裂纹纵横比为0.6-0.7时,出现了不稳定的裂纹扩展。     

多轴载荷作用下表面裂纹的疲劳扩展

通过对圆柱体直前缘表面裂纹在循环拉伸与循环扭转载荷共同作用下的扩展规律进行实验研究,分析了不同载荷曲线相位差、以及拉扭应力幅度对表面裂纹扩展路径、疲劳寿命和裂纹扩展速率的影响。结果表明:不同的相位差对裂纹扩展行为有着非常重要的影响。初始阶段的裂纹扩展主要受到剪应力幅度的影响,后继扩展则依赖于轴向应力幅度。拉应力和剪应力的增加均会增加裂纹扩展速率,但轴向应力幅度变化的影响大于剪切应力幅度。     

腐蚀环境下构件的开裂与裂纹扩展

构件在腐蚀介质中断裂可以在应力强度因子远比KIC小时发生，主要原因是腐蚀 的环境因素诱发了材质的脆化过程或增长了裂纹的扩展速率。     

Acoustic Emission Monitoring of Fatigue Crack Growth in a Slender Web of Bridge Girder

ＡｃｏｕｓｔｉｃＥｍｉｓｓｉｏｎＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇｏｆＦａｔｉｇｕｅＣｒａｃｋＧｒｏｗｔｈｉｎａＳｌｅｎｄｅｒＷｅｂｏｆＢｒｉｄｇｅＧｉｒｄｅｒＹａｎＴｉｎｇｈｕ（颜廷虎）ＺｈｏｎｇＢｉｎｇｌｉｎ（钟秉林）（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＭｅｃｈａｎｉｃ...     

低应力应变疲劳的探讨

利用断裂力学原理研究低应力疲劳的实质，指出传统低应力疲劳研究的一些局限，探讨低应力疲劳的研究方向，即建立考虑平均应变／应力影响和多轴条件的应变疲劳可靠性分析方法。     

直升机桨叶根部材料全范围裂纹扩展速率测定与数据处理

直升机结构设计的损伤容限分析,需要使用材料疲劳裂纹扩展速率曲线性能。在总结传统疲劳裂纹扩展曲线的基础上,本文讨论了四参数全范围da/dt曲线公式。根据断裂性能测试标准,分别实验测试了直升机桨叶根部材料断裂韧性K1C,3个应力比下的裂纹扩展门槛值ΔKth和裂纹扩展速率da/dt;然后,利用多元线性回归法对试验数据进行了曲线拟合,分别得到了断裂等寿命曲线和四参数全范围da/dt曲线公式的参数估计式;最后,将此公式运用于不同应力比下的裂纹扩展速率试验数据,拟合得到该材料四参数全范围da/dt曲线公式。     

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。     

直流电位法自动检测高温疲劳裂纹长度的研究及应用

利用Johnson的分析型关系式,研究了一种适用于自动检测高温疲劳裂纹长度的直流电位法,成功地应用于三种铝合金和两种钛合金的高温疲劳裂纹扩展试验。用直流电位法和光学视频法所检测的裂纹长度相当吻合,其检测精度在±3%之内。对研究材料的疲劳门槛值、宽板的裂纹扩展速率和小裂纹试验有其推广应用价值。     

MTS TestStar疲劳试验机上预制钢轨轨腰水平疲劳裂纹的研究

介绍了在MTS TestStar四立柱疲劳试验机上疲劳预制钢轨实物轨腰水平裂纹的研究。对应具体的轨型,设计并加工了用于疲劳预制钢轨轨腰水平裂纹的夹具。改变夹具工作部分的形状并去除与轨腰对应的夹具部分,可用于疲劳预制对应轨型的轨腰裂纹。试验采用位移控制方式。     

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。