汽车车架焊接支座的疲劳分析

汽车车架承载焊接接头对保证汽车安全有重要意义。为预测越野车车架焊接支座的疲劳寿命,采用三维弹塑性有限元方法对车架支座进行了应力分析,确定车架支座的受力薄弱环节。根据越野车在不同路面行驶时的载荷谱及支座材料的疲劳性能数据,利用MSC.Fatigue商用软件对车架支座的疲劳寿命进行了预测。计算车架支座在不同存活率下的概率疲劳寿命。分析表明,在焊接质量完好时,越野车支架在三种路面行驶均有较高的疲劳寿命。当车身支架与纵梁连接的上部焊接接头存在咬边焊接缺陷时,将严重降低车架支座的疲劳寿命,必须对有缺陷的焊接接头进行焊补。     

LC4CS铝合金的超高周疲劳寿命分布

采用超声高频疲劳试验机进行了LC4CS铝合金实验样本容量为66的超高周疲劳寿命实验.结果表明,超高周疲劳寿命具有双峰分布特征,这一特征与疲劳裂纹的萌生点有关:较短疲劳寿命的样品的裂纹萌生于夹杂等缺陷处,而较长疲劳寿命的样品的裂纹萌生于表面.寿命分布的双峰特征使得传统的升降法不能用于确定材料的超高周疲劳的条件疲劳极限,超高周疲劳寿命的分散性远大于低周和高周疲劳寿命的分散性.     

碳纤维复合材料疲劳损伤的非线性超声评价方法

对T700型碳纤维复合材料进行不同应力比作用下的疲劳损伤试验,利用非线性超声检测技术对施加不同疲劳周次后的试件进行测量,以获取不同工况下复合材料疲劳损伤过程中的非线性系数。结果表明,疲劳试件在疲劳寿命的50%左右时,相对非线性系数对材料特性的影响程度比较大,可以作为材料疲劳损伤评价的特征参量之一。     

基于能量耗散的Q460焊接接头S-N曲线快速预测

针对传统S-N曲线所需试验周期长、样本数量大等特点,陈述了一种将焊接接头高周疲劳寿命、疲劳极限及统计学结合起来的三参数S-N曲线快速预测模型。通过确定随载荷增加的稳定温升阶段能量耗散转折点,并以此为索引进行疲劳极限预测。考虑当载荷高于疲劳极限时,试件全寿命周期内的累积损伤阀值存在,建立基于能量耗散阀值的中值S-N曲线预测模型。然后,结合极大似然法完成存活率为95%的S-N曲线快速预测。为验证模型的有效性,将预测S-N曲线与试验数据进行对比,结果表明试验数据基本分布在中值S-N曲线和存活率为95%的S-N曲线之间,从而验证了模型的精确性。     

预腐蚀疲劳寿命影响系数模型研究

针对腐蚀环境下飞机结构疲劳寿命评定问题,研究了恒幅应力水平下的地面停放预腐蚀影响系数C模型，根据统计分析推导出C曲线的关系式;疲劳试验数据分析结果建立了预腐蚀影响系数C模型.结果表明，随着腐蚀时间的增加,疲劳寿命影响系数C不断下降;同一时间下,应力水平S高,影响系数C大;应力水平S低,影响系数C小；在一定的腐蚀疲劳条件(时间、应力水平)下,可求出任一给定可靠度p时的Cp值和疲劳寿命预测值.     

自然环境-疲劳交替作用对2024典型连接结构累积损伤的影响研究

目的 揭示自然环境和疲劳交替作用下,2024典型连接结构环境损伤规律与损伤机制。方法 采用静态暴露试验和静态暴露-疲劳交互试验,对比研究2024典型连接结构的累积损伤特性和疲劳寿命退化规律。通过电液伺服材料试验机测试不同试验周期的试样疲劳寿命,利用环境扫描电镜（SEM）和金相显微镜（OM）观察和表征试样疲劳断口形貌及微观腐蚀特征,利用X射线应力分析仪测量了周期加载引起的孔边残余应力变化。结果 金相分析结果表明,周期疲劳加载对2024连接结构的腐蚀损伤进程有一定加速性,交互试验2年的腐蚀深度（51.9 μm）大于静态暴露试样（47.0 μm）。中值疲劳寿命变化曲线显示,相同环境腐蚀条件下,静态暴露的试样疲劳寿命较“疲劳+静态暴露”交互试验方式有所提高,裸材试样的中值疲劳寿命约为交互试验的1.5～2.3倍,带涂层试样的中值疲劳寿命约为交互试验的1.1～1.4倍。紧固孔周边残余应力检测数据表明,受外加交变应力和环境腐蚀的叠加作用,孔边残余压应力逐渐减小,产生局部塑性变形,这会对疲劳寿命造成不利影响。结论 “疲劳+静态暴露”交互试验条件下的试样疲劳寿命退化与低载锻炼效应和电化学效应相互竞争、孔边残余压应力变化及微动磨损密切相关,从而呈现出先升高、后小幅振荡下降的趋势。     

8Cr4Mo4V材料钢球滚动接触疲劳试验研究

为了评价当前工艺水平航空主轴承用8Cr4Mo4V材料钢球滚动接触疲劳性能,以9.525 mm直径的8Cr4Mo4V材料钢球为研究载体,采用五球疲劳试验机开展不同应力水平下接触疲劳试验,对试验失效钢球通过失效模式与失效断口演变形式分析,确定试验数据有效性,同时提出简单程序数据处理方法对试验数据进行分析,获得不同失效概率下的钢球疲劳寿命并形成P-N疲劳曲线。结果表明:当前工艺水平航空主轴承用8Cr4Mo4V材料钢球滚动接触疲劳寿命是国外1992年试验国外材料钢球疲劳寿命的3倍以上;通过对9.525 mm直径8Cr4Mo4V材料钢球疲劳试验数据分析,求解出应力寿命函数的待定系数,可预测出不同应力水平下的接触疲劳寿命。     

圆角喷丸铝合金材料疲劳特性的试验研究

通过不同直径圆角铝合金在喷丸和未喷丸下的疲劳对比试验,研究了圆角半径对疲劳寿命的影响。结果表明:圆角喷丸强化试验件的疲劳寿命高于未喷丸的试验件,但分散性增大;圆角半径越大,喷丸件寿命分散性越大。     

钛合金激光焊接接头的组织和力学性能

对2.5mm厚BT20钛合金激光焊接接头各区域(包括焊缝和热影响区)的组织特征进行了观察,并测试了焊接接头各区域的显微硬度分布以及室温条件下的接头拉伸、弯曲、疲劳及断裂韧度等力学性能.研究结果表明,焊接接头各区域的微观组织均以"网篮状"马氏体组织为特征,接头各区域显微硬度均高于母材.接头静抗拉强度基本与母材相当,塑性略低于母材.接头中值疲劳寿命与应力水平有很大的关系.在低应力水平下,接头中值疲劳寿命与母材相当,而在高应力水平下,接头中值疲劳寿命远低于母材.接头焊缝金属的断裂韧度显著低于母材,而热影响区断裂韧度则介于母材和焊缝金属之间.     

S135钻杆钢预腐蚀后的弯曲疲劳性能

目的：考察有机盐钻井液对S135钻杆材料腐蚀及疲劳性能的影响。方法首先利用高温高压釜模拟有机盐钻井液井筒的工况环境,对疲劳试样进行预腐蚀,通过点蚀仪测定试样表面的腐蚀状况;然后利用旋转弯曲疲劳试验机在不同弯曲应力条件下对预腐蚀试样和未腐蚀试样的疲劳性能进行测试,算得不同存活率下的疲劳强度,并绘制不同存活率下的S-N曲线。用体视显微镜和扫描电镜观察预腐蚀试样和未腐蚀试样的疲劳断口形貌,进而得出S135钻杆材料表面腐蚀对其疲劳寿命的影响程度和影响机制。结果经过腐蚀的试样表面有较多腐蚀坑,腐蚀坑深度在0.4~0.7 mm之间。未腐蚀试样的疲劳强度为553 MPa,其疲劳断口只观察到单个疲劳裂纹源;腐蚀试样的疲劳强度为409 MPa,其疲劳断口观察到多个疲劳裂纹源。 S135钻杆材料腐蚀疲劳开裂敏感性指数为26%。结论经过高温高压有机盐钻井液环境腐蚀后,试样表面点蚀严重,腐蚀坑底部存在应力集中并导致裂纹源的形成,多个裂纹源的同时生长加快了裂纹的扩展,最终降低S135钻杆钢的疲劳强度。     

2024铝合金表面微弧氧化及封孔处理对其疲劳性能的影响

对2024铝合金采用标准硬质氧化(依照我国现行航空用铝合金硬质氧化工艺标准)、微弧氧化、微弧氧化/封孔三种工艺进行处理,在典型应力比(R=-1.0)条件下,对比了三种样品的疲劳性能。结果表明:硬质氧化后的2024铝合金,在低载荷和高载荷下的疲劳性能均比未处理的2024合金差;微弧氧化处理后的样品,在低载荷下的疲劳性能比未处理的2024铝合金好,在高载荷下的疲劳性能则相对较差;微弧氧化并封孔处理后的样品,在高载荷和低载荷下的疲劳性能均比未氧化处理的2024铝合金基材好。     

航空铝合金疲劳参数的理论估算方法分析

基于12种航空铝合金的力学性能及疲劳试验结果,通过绘制疲劳寿命图的方法,将预测寿命与试验寿命进行对比,得到5种常用疲劳参数估算方法预测疲劳寿命的精度.结果表明:5种方法中,四点关联法和修正的四点关联法在中、低周疲劳范围内寿命预测结果比较理想,而在高周疲劳范围内各方法的寿命预测结果均不理想;硬度法不适用于航空铝合金的疲劳...     

The effect of hot isostatic pressing on crack initiation, fatigue, and mechanical properties of two cast aluminum alloys

This article presents the results of an experimental materials testing program on the effect of hot isostatic pressing (HIP) on the crack initiation, fatigue, and mechanical properties of two cast aluminum alloys: AMS 4220 and 4225. These alloys are often used in castings for high temperature applications. Standard tensile and instrumented Charpy impact tests were performed at room and elevated temperatures. The resulting data quantify improvements in ultimate tensile strength, ductility, and Charpy impact toughness from the HIP process while indicating little change in yield strength for both alloys. In addition standard fracture mechanics fatigue tests along with a set of unique fatigue crack initiation tests were performed on the alloys. Hot isostatic pressing was shown to produce a significant increase in cycles to crack initiation for AMS 4225, while no change was evident in traditional da/dN fatigue crack growth. The data permits comparisons of the two alloys both with and without the HIP process.     

铜合金的疲劳寿命预测

采用平面弯曲疲劳试验,测定了C1100P-1／4H纯铜和C2801P-1／4H黄铜的S-N曲线。结果表明,实验铜合金没有疲劳极限。随外加交变应力增大,疲劳寿命缩短。在相同外加应力条件下,轧制态合金的疲劳寿命高于退火态合金的疲劳寿命。利用Manson—Coffin法则和塑性应变幅与疲劳循环次数的理论关系,通过计算得到了铜合金的理论S-N关系曲线,与实验结果吻合较好,表明该理论S-N关系曲线可用来预测铜合金的疲劳寿命。     

航空航天铝合金腐蚀疲劳研究进展

铝合金因具有高的比强度、比模量,好的加工性能及焊接性能,在航空航天领域应用广泛.而腐蚀疲劳是造成航空航天材料失效的重要原因之一,因其危害性高、破坏性强且难以提前预测等特点,受到了广泛关注.铝合金腐蚀疲劳问题一直是飞机日历寿命研究中的重点问题,随着可重复使用航天器理念的提出,多次空天往返和地面修复过程也使腐蚀疲劳问题在可重用航天器上不可忽视.综述了近年来航空航天铝合金腐蚀疲劳的研究现状,从航空铝合金腐蚀疲劳机理的角度,归纳了腐蚀疲劳裂纹萌生和扩展机制.从腐蚀疲劳环境模拟和腐蚀环境等效两方面,介绍了目前主要的实验室腐蚀疲劳试验技术.分别从材料因素、环境因素和力学因素,分析对腐蚀疲劳裂纹扩展及寿命的影响.重点关注了腐蚀疲劳交替形式下疲劳寿命的特点.提出了在多因素共同影响下的腐蚀疲劳裂纹扩展、损伤演化和寿命预测,以及加速腐蚀环境的当量等效.试验与模拟的有机结合,是今后铝合金腐蚀疲劳的重要发展方向.     

Effect of corrosive environment on fatigue property and crack propagation behavior of Al 2024 friction stir weld

In this investigation, 2024 aluminium alloy plates were friction stir welded, a sequence of experiments was performed including fatigue and crack propagation tests in air, under pre-corrosion and in a 3.5% NaCl solution, in combination with fractography analyses of near-threshold region, Paris region and finial fracture region with the aid of scanning electron microscopy (SEM). Results showed that the corrosive environment caused a dramatical decrease in fatigue lives of FS welds, the corrosion fatigue lives of FS welds were almost a half of those of the as-welded specimens. The crack growth rates in FS welds were higher than their counterparts in base materials, under the corrosive environment, the crack growth rate differences between base materials and FS welds become increasingly apparent with the increase of stress intensity factor range ΔK, but the pre-corrosion process had little effect on the FS welds' crack propagation behavior except for shortening the crack initiation lives greatly.     

基于质量模糊评判模型的焊缝疲劳寿命评估

焊接结构质量分级评定存在大量的不确定性,主要表现为各种焊接缺陷的模糊性.文中运用模糊数学原理,提出了焊接质量模糊综合评判模型,根据国家标准GB3323—2005,建立了焊缝质量分类因素集、评判集及权重向量,并进行模糊综合评判.按最大隶属度原则,确定焊缝质量等级,从而对焊缝疲劳寿命进行定量修正.最后以BS7608-1993英国钢结构疲劳设计与评估使用标准及实际算例,说明了基于质量模糊评判模型的焊缝疲劳寿命评估流程.结果表明,该计算模型可行,计算结果合理.     

汽车用铝合金的研究进展

介绍了铝合金在现代汽车工业中的应用，从合金元素、热处理工艺和冲压成形技术等方面分析了国内外汽车用铝合金的研究现状与发展趋势，指出铝合金是现代汽车工业最理想的材料之一。针对我国汽车用铝合金的开发与应用所存在的问题，提出了加速我国汽车用铝合金发展的建议和对策。     

降低3×××、5×××铝合金转纯铝的洗炉料用量的实践

新熔铸生产线主要生产3×××、5×××系铝合金,在由这些合金转换熔炼纯铝时必须先洗炉,洗炉用料的用量为25t。通过大量数据分析表明,大多数洗炉料化学成分不符合1100等纯铝标准,不能直接改投纯铝成品生产。经过科学计算,将洗炉用料的用量由25t降为5t,可达到同样洗炉效果,大大降低了生产成本。     

316LN不锈钢管状试样高温高压水的腐蚀疲劳行为

设计了一种管状疲劳试样,高温高压水流经试样内部,试样外部与空气接触。利用管状试样研究了316LN不锈钢高温高压水腐蚀疲劳性能,重点关注了应变速率对其疲劳性能的影响。实验结果表明,高温高压水环境降低了316LN不锈钢的疲劳强度,且疲劳寿命随应变速率降低而降低;管状试样与标准棒状试样获得的疲劳寿命相差不大,表明利用管状试样研究核电结构材料高温高压水环境疲劳性能是合理可行的。在低应变速率条件下,疲劳裂纹源区域为典型的扇形花样,呈现准解理开裂特征。疲劳裂纹扩展区为典型的疲劳辉纹特征。疲劳裂纹萌生阶段高温高压水环境效应更加显著。同时讨论了316LN不锈钢在高温高压水环境中的疲劳损伤机理。