微动工况对疲劳裂纹扩展影响的数值模拟研究

文章研究了不同微动工况对疲劳裂纹扩展的影响,在Hypermesh中建立带有预置裂纹的有限元模型,把单元和节点信息导入Matlab,利用向量式有限元法研究薄板在恒定拉载荷、恒定压载荷、拉压载荷和交变载荷作用时的裂纹扩展规律。研究表明,恒定拉载荷和交变载荷作用下,裂纹开口形状和程度大致相同;裂纹在恒定压载荷作用下发生交错;在拉载荷作用时裂纹开口幅度达到最大值,拉压载荷作用下裂纹扩展开口幅度最小,其次,在交变载荷下裂纹扩展速度最快,拉载荷和压载荷作用下裂纹扩展最慢。     

腐蚀疲劳过程中载荷间交互作用的研究

介绍了近年来进行了Ａ５３７钢在３．５％ＮａＣｌ水溶液中阴极溶解与阴极充氢条件 下腐蚀疲劳裂纺扩展中载荷交互作用方面的一些研究结果。其中包括恒△Ｋ控制下的单周超载延迟作用, 裂纹扩展率的波型响应以及小幅载荷的幅度与相对主载荷的位置对裂纹扩展的影响规律等。     

不锈钢在扭转/拉伸复合载荷下的低周疲劳裂纹扩展

研究了从SUS316NG不锈钢圆捧试样的环状预裂纹开始的低周疲劳裂纹扩展行为，分析了扭转／拉伸复合加载时不同载荷比对弹塑性疲劳裂纹扩展的影响．用J积分的指数方程表达了简单加载及复合加载的裂纹扩展速率．对于同样的J积分范围值，Ⅰ型载荷下的裂纹扩展速率最高，而Ⅲ型载荷下的速率最低．裂纹断口在高应力水平下为宏观平坦，在复合加载条件下的疲劳断口上观察到了疲劳条痕，同Ⅰ型加载条件下的相同，疲劳条痕间距与裂纹扩展速率二者数值相等．     

第三部分 交变载荷断裂力学的基本理论

交变载荷断裂力学主要研究材料或结构在交变载荷作用下的疲劳断裂机理、材料或结构中的不扩张的非活性裂纹容限,以及活性裂纹由初始值 a_o 到失稳扩展临界值 a_c 的扩展规律,即所谓裂纹亚临界扩展规律。从而对具有裂纹的工程结构进行无限寿命设计,确定疲劳载荷作用下不发生亚临界扩展的非活性裂纹容限及估算具有活性裂纹的工程结构的有限剩余寿命,达到安全使用的目的。国内外多数研究工作者运用线弹性断裂力学中的应力强度因子理论、弹塑性断裂力学中的 COD 理论、J 积分理论来研究活性裂纹在线     

镍基高温合金GH4049高温疲劳小裂纹扩展规律

对镍基高温合金GH4049在相同载荷、不同温度下疲劳小裂纹扩展规律进行了试验，利用复型技术和光学显微镜观测了裂纹尺寸演化全过程，发现小裂纹扩展速率的趋势是先快后慢，且温度升高，扩展速率反而下降。这与小裂纹的闭合效应有关，在700％小裂纹的氧化诱发闭合效应比650％时明显。     

Ti-6Al-4V钛合金紧固孔件原始疲劳质量评定和符合性检查

对Ti-6Al-4V钛合金紧固孔试样进行了疲劳裂纹扩展试验。通过在随机载荷谱中添加标识谱,使断口上形成可判读的疲劳条带,采用疲劳条带与体视显微镜相结合的方法获得试样的随机载荷谱作用下孔边自然萌生裂纹扩展的a-N数据,并用SEM对疲劳断口观察。由TTCI反推EIFS方法,建立了描述孔边裂纹细节原始疲劳质量(IFQ)的当量初始缺陷尺寸(EIFS)分布,并进行了紧固孔符合性检查,满足控制要求。     

预腐蚀铝合金贯穿疲劳裂纹扩展行为的统一表征模型

在环境腐蚀损伤以及疲劳载荷的联合作用下,铝合金结构更容易萌生裂纹,威胁结构安全。腐蚀疲劳短裂纹扩展行为与长裂纹扩展行为差别很大,而且往往短裂纹阶段占据构件疲劳寿命的90%以上。通过对线弹性裂纹扩展模型进行修正,得到了预腐蚀弹塑性裂纹扩展表征模型,并对LD2铝合金进行预腐蚀疲劳验证性试验。结果表明,改进后的模型能够统一地表征预腐蚀弹塑性短裂纹和线弹性长裂纹的扩展行为,对于铝合金构件的腐蚀疲劳寿命预测和损伤容限评估具有重要的参考价值。     

小幅载荷在A537钢疲劳裂纹扩展过程中作用的研究

采用Ａ５３７钢单边缺口试样，研究了以不同方式叠加在主载荷△Ｐ上的小幅载荷在疲劳裂纹扩展过程中的作用，并采用激光散斑技术测量了循环加载过程中的裂纹闭合效应。结果表明：３０％△Ｐ以下的小幅载荷叠加在主载荷底部时，对由主载荷引起的裂纹扩展速率ｄａ／ｄＮ几乎没有影响，３０％△Ｐ以上的小幅载荷可使裂纹扩展速率增加。叠加在主载荷顶部的各小幅载荷均可使裂纹扩展速率加大。通过对加载条件下裂纹闭合效应的测量，并结合裂尖的应力应变状态的变化进行分析认为：小幅载荷对裂纹扩展速率的影响受裂纹闭合程度的制约，其损伤作用只体现在裂尖材料产生不可逆塑性形变的外加载荷范围内。     

循环载荷下裂尖形变规律的实验研究

应用散斑干涉技术，在常幅载荷下对疲劳裂纹扩展过程中的一个循环周期内，不同加载阶段的裂尖应变，裂纹张开位移进行了原位测量，给出了裂纹张开位移及裂展变的影响规律。结果表明：由于裂纹闭合和残余应力的存在，疲劳裂尖应变与外加载荷的平方并不成正比。在加载初期，裂纹处于闭合状态，裂尖应变无明显变化，随着载荷的增加，裂纹逐渐由远离裂尖处张开并向裂尖发展。一旦裂纹安全张开，裂尖应变迅速增加，对裂尖应力－应变状态的     

30CrMnSiNi2A高强钢的疲劳小裂纹扩展特性及寿命预测

研究了３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ高强钢在恒幅载荷下的小裂纹起始特征和裂纹扩展特性。试验结果表明，小裂纹起始于缺口表面初始缺陷（如夹杂或孔洞）处。在应力比Ｒ＝０的恒幅载荷下，未显示小裂纹效应：在Ｒ＝－１的恒幅载荷下，则显示出小裂纹效应的存在。利用裂纹闭合模型和微观结构缺陷作为初始裂纹尺寸的方法预测了小裂纹扩展速率和疲劳全寿命，预测值与实验值符合良好。     

循环载荷下裂尖形变规律的实验研究

应用散斑干涉技术，在常幅载荷下对疲劳裂纹扩展过程中的一个循环周期内，不同加载阶段的裂尖应变、裂纹张开位移进行了原位测量，给出了裂纹闭合对裂纹张开位移及裂尖形变的影响规律。结果表明：由于裂纹闭合和残余压应力的存在，疲劳裂尖应变与外加载荷的平方并不成正比，在加载初期，裂纹处于闭合状态，裂尖应变无明显变化，随着载荷的增加，裂纹逐渐由远离裂尖处张开并向裂尖发展，一旦裂纹完全张开，裂尖应变迅速增加，对裂尖应力-应变状态的分析表明，裂尖材料的应力-应变关系类似于光滑试样低周拉压疲劳应力-应变滞后关系。     

8090Al—Li合金疲劳短裂纹门槛值的研究

本文研究了8090Al-Li合金穿透疲劳短裂纹的门槛值,测定了不同长度短裂纹的门槛值和裂纹闭合效应,探讨了该合金疲劳短裂纹门槛值、裂纹尾迹和裂尖屏蔽之间的关系,给出了该合金穿透疲劳短裂纹的上界值和理论最低门槛值。     

SHORT FATIGUE CRACK PARAMETER BASED ON THE TOTAL CRACK AREA

1. Introduction The initiation and propagation behavior of short cracks occupies a significant fraction of the fatigue life of unflawed material[13]. For this reason an understanding of the basic characteristics of short cracks in a smooth specimen is very important. There have been some studies concerned with the multiplication of cracks during fatigue in carbon steels[3~1 and a stainless steel1~J. In particular Goto reported that there is a continuous formation of microcracks during the en…     

寻找疲劳裂纹源头的分析步骤

在探出工件裂纹后，必须根据现场情况及一些裂纹图片、结合疲劳分析的常识，在不拆卸（解剖）或少拆卸（解剖）的情况下，尽快找出裂纹源头，清除隐患。通过三个途径：①从断口或有开口裂纹的位置找。②从结构图上找。③参考机械设计人员及使用者的意见找出了裂纹源头并给出了一些照片，避免了事故的恶化和发生。     

Fatigue crack retardation by silicon carbide powder paste infiltration under different cyclic stress conditions*

Fatigue crack retardation with infiltrated SiC paste into a crack is examined in low carbon structural steel. Two different sizes of SiC powders, whose average diameters are 15 and 53 μm, are used. The SiC powder mixed with oil is infiltrated into a through thickness fatigue crack from the crack mouth. Fatigue crack growth retardation is examined by the ΔK increasing test of R = 0.1, comparing with the base plate property, where ΔK is stress intensity factor range and R is stress ratio. Crack growth is retarded just after infiltrating SiC paste into the crack mouth, and the deceleration of crack growth rate to 1/50 of the base plate appears in the maximum. It is revealed that this crack retardation behaviour results from the crack closure induced by the wedge effect of the SiC particle into a crack. The crack retardation effect is investigated with several combinations of SiC particle size and cyclic stress conditions. The crack growth rate, da/dn and stress intensity factor, K_cl for the crack closure depend on both the maximum stress intensity factor, K_max, and the stress ratio, R. While the better retardation effect can appear in the higher K_max and the higher R ratio, it disappears in the R ratio over 0.7. The SiC paste with 15 μm powder brings the crack retardation effect in the wider cyclic stress condition more stable than in the SiC paste with 53 μm powder.     

汽车拨叉淬火裂纹分析

对45钢制汽车拨叉在淬火过程中出现的裂纹，运用断口分析法和裂纹分析法找出了裂纹形成的原因，通过改进淬火工艺解决了拨叉的淬火开裂问题。     

电磁热效应对T7钢的裂纹止裂

利用电磁热效应原理,在自制的ＺＬ０－１型超强度脉冲电流以发生装置上,对Ｔ７钢的纹止裂效果进行了初步研究。表明：对试件实施放电瞬间,在裂纹尖端处形成焊口使裂纹尖端的同蓄半径增大,达到抑制裂纹扩展的目的。同时：对裂纹尖端热影响区的组织进行了分析,并讨论了因快速加热和冷却作用所获得细小淬火马氏体组织及热压应力和相变压应力对止效果的影响。     

BEHAVIOR OF SHORT FATIGUE CRACKS AT BLUNT NOTCHESIN A MEDIUM CARBON STEEL

1.IntroductionTheinitiati0nandpropagation0ffatiguec=acksatn0tchesareofgreatpracticalim-portancesincethemaj0rity0ffatiguefailuresinengineeringc0mponentsandstructuresoccurduetol0calstressconcentrationsatnotches.Thefatiguelifeisusuallyseparatedintotwoparts:0neportion0flifespentincrackinitiationandtheotherp0rti0nspentinpropagati0n.However,t0talfatiguelifecannotbeevaluatedbecausetherearepresentlyn0proceduresf0revaluatingthecrackinitiati0nlength.Crackinitiati0nisusuallydefinedasthepr0cessesofl0calpl…     

SiC颗粒对SiC_p/2009Al复合材料疲劳短裂纹扩展的影响

采用粉末冶金法制备15%(体积分数)SiC_p/2009Al复合材料,研究该材料的微观组织、力学性能、高周疲劳性能以及疲劳断口形貌.结果表明:在SiC_p/2009Al复合材料的疲劳短裂纹扩展阶段,SiC颗粒及其表面包覆的2009Al薄层在裂纹扩展面上形成"丘陵"状形貌,使疲劳断口的粗糙度增大,裂纹的闭合效应也随之增大:同时"丘陵"状形貌可以引发疲劳裂纹扩展路径偏析,使裂纹扩展的有效驱动力减小并使裂纹扩展路径增加;上述裂纹迟滞效应使SiC_p/2009Al复合材料在短裂纹扩展阶段具有较高的疲劳裂纹扩展抗力.     

残余压应力场中裂纹扩展的闭合模型

分析了残余压应力对裂纹闭合的影响机理,在此基础上建立残余应力场中裂纹扩展闭合力的预测模型,讨论了裂纹闭合的尺寸效应,将模型延伸至短裂纹和表面裂纹的范围．对形变强化组织影响闭合进行了讨论