1.25Cr0.5Mo钢疲劳蠕变及免于蠕变失效分析

为对高温环境下CrMo钢设备的安全使用进行评估，提出了1.25Cr0.5Mo钢免于蠕变评定的判定条件.进行了1.25Cr0.5Mo钢540　℃环境下应力控制的疲劳蠕变交互作用的试验，得到了材料的循环硬化特性曲线，并对不同应力幅和平均应力条件下非弹性应变、平均应变、非弹性应变能随循环周次的变化规律进行了研究，建立了第一类、第三类疲劳蠕变交互作用断裂特征图.研究结果发现，在应力幅略小于平均应力的条件下，材料产生疲劳蠕变交互作用，材料断裂寿命下降较快，材料断裂延性达到最低.当应力幅大于等于平均应力时，可忽略蠕变因素的影响，材料可免于蠕变评定.     

00Cr17Ni14Mo2不锈钢流动应力的实验研究

成形研究需要掌握00Cr17Ni14Mo2在不同温度、速率条件下的变形抗力情况。采用Gleeble-1500D热模拟试验机,分别在800℃、900℃、1000℃、1100℃4个温度和0.01/s、0.05/s、0.1/s、0.5/s、1/s 5个变形速率的条件下,对00Cr17Ni14Mo2材料进行等温等速压缩试验。通过所获取的数据来绘制曲线图,分析温度、应变速率对材料流动应力的影响规律,最后建立数学模型进行回归,并对该回归方程进行评估检验,结果表明得到的回归模型能准确的计算出00Cr17Ni14Mo2的流动应力。     

非对称循环载荷下Q235钢力学响应特性分析

为了准确判断Q235钢在非对称应力循环载荷作用下产生的棘轮效应、包申格效应及循环软/硬化特性对材料性能的影响,本文进行了多种非对称应力条件下的循环加载试验。采用数据分析的方法,研究了Q235钢力学变形行为与加载工况之间的关系。试验表明:Q235钢棘轮应变和棘轮应变率的正负与平均应力符号相同;平均应力为负值时,表现为循环硬化特性,压缩屈服应力大于拉伸屈服应力;平均应力为正值时,表现为循环软化特性,拉伸屈服应力大于压缩屈服应力;在平均应力符号相同条件下,第1周的屈服应力也基本相同。研究结果为结构设计和建立精确的循环本构模型提供了理论依据。     

高密度聚乙烯垫片的非线性压缩-回弹性能测试

为研究高密度聚乙烯（HDPE）垫片在非线性棘轮实验中的应力率和温度相关性,使用RPL50型蠕变疲劳试验机,对HDPE垫片在循环压缩载荷下的压缩-回弹效应进行了实验研究,建立了HDPE压缩-回弹的本构预测模型。结果表明,HDPE的棘轮变形随着温度增大而增大,当温度大于80 ℃时棘轮变形随温度的升高大幅度增加,在80 ℃时,为常温下的4倍;随着应力率的增大累积的棘轮应变有所下降,由应力率为1 MPa/s时的8.99%下降至0.01 MPa/s时的14.23%,即温度和应力率显著影响HDPE的压缩-回弹性能。本文模型能够较好预测HDPE在不同温度与应力率工况下的非线性压缩-回弹性能,在HDPE垫片的工程设计方面具有一定的应用价值。     

高温波齿复合垫片的循环压缩回弹性能

研究了柔性石墨金属波齿复合垫片在500℃时的加载速度对循环压缩回弹性能的影响.在试验温度为500℃时,对垫片进行加载速率分别为0.5 MPa/s和1 MPa/s的循环加载试验,得到垫片的应力-变形量曲线;通过计算压缩率和压缩模量,再拟合出相应的压缩-回弹本构方程.结果表明,500℃时波齿复合垫片的压缩模量随加载速率增大而增大;经过第一次压缩后,在随后的循环压缩过程中垫片的压缩模量变化较小,但显著高于初始压缩模量;垫片的最大压缩量均随循环次数而增加,表现出明显的棘轮效应,为保证连接紧密性需考虑垫片变形量;根据文章拟合的回归系数可以推测出在不同加载速率下,该类型波齿复合垫片的压缩回弹性能.     

Cr8合金钢热变形行为及位错密度演变规律

利用Gleeble-1500D热模拟试验机对Cr8合金钢在变形温度为900～1200℃、应变速率为0.005～5s~(-1)条件下进行热压缩试验,并对热变形后的试样进行X射线衍射试验,研究了Cr8合金钢的热变形行为及位错密度演变规律。基于试验得到的数据,建立了考虑位错密度演变及包含多参数的两段式本构模型。结果表明:在低应变速率下,Cr8合金钢真应力-真应变曲线具有典型的动态再结晶特征;Cr8合金钢热变形激活能Qact为423.41 kJ/mol,本构模型的计算值与试验值数据吻合较好;在试验条件下,Cr8合金钢的总位错密度均达到10~(14)cm~(-2)以上,总位错密度随应变速率增加、变形温度减小而增加。     

基于数字图像相关法的A7N01-T4铝合金焊接接头循环变形行为实验研究

为研究A7N01铝合金MIG焊焊接接头单轴拉伸性能和循环变形特征,采用数字图像相关方法(DIC)分析A7N01铝合金焊接接头在单调拉伸和循环加载下的应变场分布,结合焊接接头显微硬度获取焊接接头整体、焊缝、热影响区和母材的平均应力-应变曲线。实验结果表明:焊接接头母材在单调拉伸和循环变形中一直处于弹性变形,焊接接头整体的塑性变形由焊缝和热影响区主导,体现出循环稳定特征和棘轮安定状态,焊接接头的棘轮应变值依赖于当前的应力水平和加载历史。     

循环荷载三面本构模型及与实验结果比较

为探求形式简洁,参数较少,便于工程应用的循环本构模型,本文基于边界面模型和多面模型理论,建立了一个可描述金属材料三轴循环加载力学行为的三面本构模型.把塑性应变分解成塑性应变1和塑性应变2,塑性应变1对应于一套屈服面-边界面模型,塑性应变2对应于一套单屈服面模型.提出了当前应力点与边界面上对偶点之间距离的演变公式,基于一致性条件得出边界面模型中塑性模量的计算与运动硬化准则的联系.采用塑性应变作为硬化参数,应用关联流动法则计算塑性应变.相比于经典的边界面模型,本文模型形式简明;相比于前人修正随动硬化准则模型,本文模型需要的材料参数较少.结合金属稳定材料U71Mn的单轴循环实验结果,对其4种力学行为进行模拟,分析了非对称应力循环下平均应力和应力幅值对稳定材料棘轮效应的影响,以及对称应变循环下材料的最大应变幅值记忆效应.研究结果表明,本文模型的模拟结果与前人文献的实验结果一致性较好,可为研究材料的本构行为提供一条新的途径.     

超弹性形状记忆合金丝力学性能试验

目的 研究形状记忆合金循环拉伸时的基本力学性能,为基于形状记忆合金的阻尼器设计奠定基础.方法 采用循环拉伸的试验方法,考虑循环次数、加载速率、峰值应变等参数对形状记忆合金的应力应变关系、阻尼和残余应变等性能的影响,把试验结果同Grasser理论模型进行对比,研究影响形状记忆合金超弹性性能的主要因素、影响规律和结果.结果 在一定的加载速率下,随着循环次数的增加,应力-应变曲线逐渐下移,20次循环后趋于稳定.随着循环次数的增加,相变应力和阻尼逐渐减小,残余应变逐渐增加并趋于稳定;加载应变越快,耗能能力略有减低;随应变幅值的增加,超弹性SMA丝材料的耗能能力和等效阻尼近似线性增加,材料模量随应变幅值的增加明显降低,但应变幅值对材料的相变应力影响较小.结论 经过一定次数的循环以后,形状记忆合金能表现出稳定的非线性应力应变关系和耗能能力,是制作阻尼器的较理想材料.     

盐岩损伤测试中卸载模量研究

利用MTS815 Flex Test GT岩石力学试验系统,对盐岩和大理岩进行了单轴压缩下的7级加卸载试验和低周循环加卸载试验测试,对盐岩和大理岩的卸载模量进行了探讨。低周循环试验加载波形采用正弦波,频率1Hz,循环应力幅值小于其平均抗压强度,单级应力幅值为30个振动循环。通过试验,得到了盐岩应力应变滞回环均为条带状,大理岩则均为尖叶状;盐岩在加卸载部位具有较大不可逆变形,对应弹性响应较慢,大理岩则反之;盐岩卸载模量变化趋势受加载测试方法影响较大,而大理岩在2种试验条件下得到的卸载模量变化趋势相似;加载应力幅值比加卸载循环数对盐岩不可逆变形增量影响更加显著。损伤变量研究结果表明,利用低周循环加卸载方法测试具有显著时间效应变形岩石的损伤弹性模量,能更真实反映其损伤特征。     

挤压变形AM30镁合金的循环变形行为

为了深入理解挤压变形AM30镁合金在低周疲劳加载条件下的循环应力响应行为和循环应力-应变行为,针对挤压态以及经过固溶处理和固溶+时效处理的挤压变形AM30镁合金进行了应变控制的室温疲劳试验.结果表明,不同加工处理状态的挤压变形AM30镁合金在疲劳变形期间可呈现循环应变硬化和稳定的循环应力响应行为; 不同加工处理状态的挤压变形AM30镁合金的循环应力幅与塑性应变幅之间呈线性关系,且固溶处理和固溶+时效处理均可提高挤压变形AM30镁合金的循环强度系数和循环应变硬化指数; 在较高的外加总应变幅下,不同加工处理状态的挤压变形AM30镁合金均表现出典型的拉-压不对称循环变形行为.     

Low cycle fatigue behavior of high strength gun steels

The low cycle fatigue (LCF) behavior of two high strength steels, with nominal chemical compositions (mass fraction, %) of 0.40(2-1.5Cr-3Ni-0.4Mo-0.2V (PCrNi3MoV) and 0.25C-3Cr-3Mo-0.8Ni-0.1Nb (25Cr3Mo3NiNb), was investigated by using the smooth bar specimens subjected to strained-controlled push-pull loading. It is found that both steels show cyclic softening, but 25Cr3Mo3NiNb steel has a lower tendency to cyclic softening. 25Cr3Mo3NiNb steel has higher fatigue ductility, and its transition fatigue life is almost three times that of PCrNi3MoV. 25Cr3Mo3NiNb steel also shows higher LCF life either at a given total strain amplitude above 0.5% or at any given plastic strain amplitude, despite its lower monotonic tensile strength than that of PCrNi3MoV. It also means that 25Cr3Mo3NiNb steel can endure higher total strain amplitude and plastic strain amplitude at a given number of reversals to failure within 10^4. 25Cr3Mo3NiNb steel is expected to be a good gun steel with high LCF properties because only several thousand firings are required for gun barrel in most cases.     

Incoloy 825镍基合金的低周疲劳行为

为了研究Incoloy 825镍基合金的循环应力响应行为和低周疲劳行为,在室温和760℃下进行外加总应变幅控制下的疲劳实验,确定了合金在不同温度下的应变疲劳参数.利用透射电子显微镜和扫描电子显微镜分析了合金疲劳变形后的位错亚结构与断口形貌.结果表明,室温下合金呈现先循环硬化后循环软化的特征,而在760℃下合金则呈现先循环硬化后循环软化或循环稳定的特征.在不同温度下合金的塑性应变幅、弹性应变幅与断裂时的载荷反向周次之间均呈现单斜率线性关系,并分别服从Coffin-Manson和Basquin公式.在室温和760℃下合金的低周疲劳变形机制主要为平面滑移,且疲劳裂纹均以穿晶方式萌生和扩展.     

Flow stress behavior and constitutive modeling of 20MnNiMo low carbon alloy

The hot deformation behavior of 20 Mn Ni Mo low carbon alloy was investigated by isothermal compression tests over wide ranges of temperature(1223-1523 K) and strain rate(0.01-10 s~(-1)). According to the experimental true stress-true strain data, the constitutive relationships were comparatively studied based on the Arrhenius-type model, Johnson-Cook(JC) model and artificial neural network(ANN), respectively. Furthermore, the predictability of the developed models was evaluated by calculating the correlation coefficient(R) and mean absolute relative error(AARE). The results indicate that the flow stress behavior of 20 Mn NiM o low carbon alloy is significantly influenced by the strain rate and deformation temperature. Compared with the Arrhenius-type model and Johnson-Cook(JC) model, the ANN model is more efficient and has much higher accuracy in describing the flow stress behavior during hot compressing deformation for 20 Mn Ni Mo low carbon alloy.     

Cyclic deformation behaviour of natural K_0-consolidated soft clay under different stress paths

Characteristic of cyclic loading due to passing wheels is associated with one-way loading without stress reversal,which includes a simultaneous cyclic variation of vertical normal stress and horizontal normal stress lasting for a long period of time and generally takes place in partially-drained conditions.Therefore,it is of great practical relevance to study the deformation behaviour according to the characteristic of traffic loading.In this work,a series of one-way stress-controlled cyclic triaxial tests with a simultaneous variation of the vertical and horizontal stress components during cyclic loading were conducted to investigate the deformation behaviour of natural K_0-consolidated soft clay in partially-drained conditions.Test results demonstrate that not only the deviator part of the stress rules accumulation but also the volumetric part significantly contributes.While the deviator part of the stress amplitude is held constant,the increase amplitude of cyclic confining pressure will promote the development of both permanent volumetric strain and axial strain significantly.Furthermore,the effects of cyclic confining pressure on the deformation of natural K_0-consolidated soft clay was quantified.Finally,an empirical formula for permanent axial strain considering the effects of cyclic confining pressure was proposed which can be used for feasibility studies or for the preliminary design of foundations on K_0-consolidated soft clay subjected to traffic loading.     

Sc对金属型铸造Al-Si-Cu-Mg合金疲劳行为的影响

为了确定稀土元素Sc对金属型铸造Al-Si-Cu-Mg合金低周疲劳行为的影响规律,针对含Sc和不含Sc的金属型铸造Al-Si-Cu-Mg合金的低周疲劳行为进行了对比研究.结果表明,当外加总应变幅较高时,金属型铸造Al-Si-Cu-Mg合金和Al-Si-Cu-Mg-Sc合金均呈现循环应变硬化现象,而在低的外加总应变幅下,稀土元素Sc对合金的循环应力响应行为产生较大影响,其中Al-Si-Cu-Mg合金在疲劳变形初期表现为循环应变硬化,在疲劳变形后期则表现为循环稳定,而Al-Si-Cu-Mg-Sc合金在整个疲劳变形期间均发生循环应变硬化.此外,稀土元素Sc的加入可以有效提高金属型铸造Al-Si-Cu-Mg合金的循环变形抗力和低周疲劳寿命.     

Inconel 625合金的室温低周疲劳与断裂行为

为了对Inconel 625合金构件的抗疲劳设计提供可靠的理论依据,在室温下对Inconel 625合金进行了轴向总应变幅控制的低周疲劳实验,分析了室温下合金的应变疲劳寿命和循环应力应变数据,进而给出了合金的应变疲劳参数.采用扫描电子显微镜和透射电子显微镜对Inconel 625合金试样进行了断口形貌分析和微观组织观察.结果表明,Inconel 625合金在室温下的弹性应变幅和塑性应变幅与载荷反向周次的关系可分别用Basquin和Coffin-Manson公式来描述.在室温疲劳变形过程中,Inconel 625合金会发生循环硬化和循环软化.合金的低周疲劳裂纹以穿晶方式萌生于疲劳试样的自由表面,并以穿晶方式扩展.     

热处理对挤压态6061铝合金低周疲劳行为的影响

为了确定固溶处理、时效处理及固溶+时效处理对挤压变形6061铝合金的疲劳变形行为和疲劳寿命的影响规律,针对不同处理状态的挤压变形6061铝合金进行了低周疲劳实验研究.结果表明,低周疲劳加载条件下,不同处理状态的挤压变形6061铝合金均呈现明显的循环应变硬化,且随着外加总应变幅的增加,循环应变硬化效果愈明显;在较高的外加总应变幅下,固溶态6061铝合金的疲劳寿命最长,而时效态6061铝合金的疲劳寿命最短,当外加总应变幅较低时,挤压态6061铝合金的疲劳寿命高于经过热处理的合金的疲劳寿命;此外,固溶处理可明显降低挤压变形6061铝合金的循环应变硬化指数和循环强度系数.     

AZ91E-T6镁合金平均应力松弛的本构描述及其在疲劳寿命预测中的应用

针对在低应变幅(Δε/2=0.003,0.005),应变比R=εmin/εmax=0的循环加载过程中,平均应力松弛对AZ91E-T6镁合金疲劳寿命影响较大的实验现象,采用Chaboche本构模型对平均应力松弛过程进行本构描述。推导了Chaboche本构模型的增量形式,采用应变控制的加载方式,获得了AZ91E-T6镁合金材料的循环应力应变迟滞曲线,并求得其稳态滞回环的平均应力,最后利用Morrow模型预测了AZ91E-T6镁合金材料的疲劳寿命。通过与已有实验数据的比较表明:Chaboche本构模型能较好地描述在应变控制条件下,AZ91E-T6镁合金材料的循环平均应力松弛行为,采用计算出的稳态滞回环平均应力结合Morrow模型能够对疲劳寿命作出较准确的预测。