玻璃纤维层合板拉—拉疲劳特性研究

为研究高频率下玻璃纤维增强环氧树脂层合板的疲劳性能,在室温条件下进行静态拉伸试验和疲劳试验;通过观察断口形貌对玻璃纤维增强环氧树脂层合板断裂原因及机理进行研究;利用ABAQUS和nCode分析软件对层合板进行疲劳寿命数值模拟,并与试验结果作对比。结果表明:试样的拉伸性能和疲劳寿命曲线(S—N曲线)有两个主要分区:高周疲劳区和亚疲劳区,拉伸和疲劳断口形貌非常相似,断口平整且表现出典型的脆性断裂特征;试样疲劳循环次数随着平均应力的增大而减小;物理试验数值低于数值模拟结果,但两者变化趋势一致,这与数值模拟时分析模型和加载过程的理想化有关。研究结果可为复合材料疲劳寿命分析和工程测试提供参考依据。     

裂纹源位置对6005A铝合金挤压型材高周疲劳寿命的影响

通过高周疲劳试验研究了裂纹源位置对6005A-T6铝合金挤压型材高周疲劳寿命的影响。结果表明:6005A-T6铝合金挤压型材在应力比0.1下的中值疲劳强度为164.5 MPa,疲劳强度较高,但疲劳寿命分布较分散;在最大应力200 MPa条件下,具有不同疲劳寿命试样的疲劳裂纹源区的面积较小,疲劳裂纹扩展区均由疲劳条带和二次裂纹组成,瞬断区的面积较大,均由孔洞和韧窝组成;在相同最大应力下疲劳寿命存在差异的原因在于疲劳裂纹源位置的不同,在最大应力为200 MPa条件下,疲劳裂纹源位于孔洞缺陷处试样的疲劳寿命最长,比疲劳裂纹源位于氧化夹杂物处试样的疲劳寿命延长一个数量级,疲劳裂纹源位于Al7(Cr Fe)第二相颗粒处试样的疲劳寿命居于二者之间。     

GH4169高温合金材料的力学性能实验研究

针对航空发动机常用的GH4169高温合金材料进行实验研究.对GH4169进行室温下的静拉伸试验,测得其屈服强度和抗拉强度.对GH4169在室温下的缺口件和光滑件进行高周疲劳寿命试验,分别得到其应力寿命曲线,并根据缺口疲劳系数定义和工程实际应用,确定其疲劳缺口系数.     

运行条件对不锈钢点焊疲劳性能影响及开裂分析

以不锈钢车体底架电阻点焊接头为对象,研究了温度（-40℃、室温和70 ℃）、应力比（0.1、0.5）以及3.5%NaCl腐蚀介质对接头疲劳寿命的影响;借助电子背散射衍射（EBSD）技术、扫描电镜（SEM）、仪表球压痕系统(IBIS)和拉伸剪切试验,对晶粒取向、残余应力分布、疲劳断口形貌和力学性能进行分析。结果表明：低温条件下材料强度的提高可获得更好的疲劳性能,70 ℃条件下塑性性能的改善可使高周疲劳性能更优;应力比为0.1时的疲劳性能优于应力比为0.5时的疲劳性能;腐蚀介质和拉应力促使应力腐蚀开裂和裂纹尖端的阳极区快速溶解,加速裂纹的萌生和扩展,显著缩短了点焊接头的疲劳寿命;疲劳裂纹在界面应力集中尖角处形核,沿熔核软化区长大,逐渐向表面扩张,直至断裂失效。     

温度对2CrMo转子钢低周疲劳性能的影响

在室温和高温(450,500,566℃)下对2CrMo转子钢进行了应变控制的低周疲劳试验,得到了该钢应变-寿命关系式及循环稳定应力-应变曲线,研究了温度对低周疲劳性能的影响,并观察了疲劳断口形貌。结果表明:在试验温度下,试验钢均出现了循环软化现象;随着温度的升高,试验钢的疲劳循环强度系数及循环应变硬化指数下降,同一应变下的低周疲劳寿命缩短;其疲劳断口中疲劳辉纹的间距随温度的升高而增大,塑性变形增大。     

高温应变时效对P92钢高温低周疲劳性能的影响

分别在应力与应变控制下对P92钢进行550℃高温低周疲劳试验,研究该钢在不同应变幅(0.2％～1.0％)和应力幅(280～350 MPa)下的疲劳行为;对P92钢进行不同预拉伸应变(0～4％)和温度(250～350℃)下的应变时效处理后,研究该钢的高温拉伸与低周疲劳性能.结果表明:在应变控制下,P92钢的应变与疲劳寿命关系符合Manson-Coffin方程,在低应变幅(低于0.7％)下P92钢出现先循环硬化后循环软化现象;在应力控制下,应变与疲劳寿命关系不遵循Manson-Coffin方程,高应力幅(350 MPa)下P92钢出现先循环硬化后循环软化现象;应变时效处理可提高P92钢的屈服强度,且高温拉伸曲线出现Portevin-Le Chatelier屈服效应;应变时效处理后P92钢在应力控制下的应变与寿命关系不遵循Manson-Coffin方程,且其低周疲劳寿命大幅降低.     

不锈钢管路焊缝连接疲劳性能试验研究

通过高周疲劳试验机，采用升降疲劳试验法，开展了室温及高温(150℃)环境下，UNS32100不锈钢管路焊缝接头疲劳性能的试验测试。得到了应力比R在-1、0.1、0.5等不同载荷条件下焊缝接头的疲劳寿命极限。基于非线性模型及最小二乘法，推导得到了不同载荷条件下的S-N曲线方程，并同步给出了其相对应的S-N曲线图。最后，进行了焊缝疲劳断口形貌的观察和分析。对UNS32100不锈钢管焊缝接头连接疲劳性能的试验研究及获得的疲劳寿命曲线，为航空发动机外部管路的疲劳设计与分析提供了数据支撑，具有重要的工程实际意义。     

TA2,Q345及其爆炸复合板高周疲劳性能研究

室温下,对覆板TA2、基板Q345、爆炸复合板TA2/Q345的光滑试样进行静态拉伸和高周疲劳试验;线性拟合出最大应力幅σ_(max)和疲劳寿命N的关系曲线,并对其疲劳断口进行扫描分析。结果表明,复合板TA2/Q345的抗拉强度优于基板和覆板,疲劳强度介于基板与覆板之间,σ_(-1p)=0. 31σ_b,复合板的疲劳比较小,抵抗疲劳作用的能力较差。复合板TA2/Q345疲劳断口呈现多源性,裂纹萌生于基板Q345表面,终断于覆板TA2;多源裂纹扩展交汇时形成台阶,基板Q345向覆板TA2扩展时出现了"爬坡"现象,且覆板TA2侧出现了"剥离撕裂"。由于覆板和基板弹性模量、晶体结构、金相组织的差异,造成复合板结合界面开裂。     

不同应变比下GH3030合金的高温低周疲劳行为

对镍基高温合金GH3030在600℃进行了总应变控制的低周疲劳(LCF)试验,对不同应变比(-1和0.1)下的应力-应变滞后回线、循环应力响应、应变寿命关系及低周疲劳断口形貌进行了研究。结果表明:在高应变水平时,试验合金表现为明显的循环硬化现象,在低应变水平下,则表现先软化后硬化的现象;在不同的应变比下,应力-应变滞后回线的形状比较接近,同一应变水平下疲劳寿命差别不明显,疲劳断口裂纹扩展区均可见轮胎花样特征。     

拉伸保载对2.25Cr1MoV钢高温低周疲劳行为的影响

利用液压疲劳试验机,采用轴向应变控制方法在455℃下对2.25Cr1MoV钢进行高温低周疲劳试验,通过在峰值应变拉伸时保载0,60,600s,研究了拉伸保载时间对该钢低周疲劳行为的影响,并用扫描电镜对断口形貌进行了观察。结果表明:2.25Cr1MoV钢呈明显的循环软化特性,拉伸保载会明显降低循环应力幅,但保载时间对循环应力幅的影响不大;拉伸保载使该钢的疲劳寿命降低,但保载时间超过60s后,疲劳寿命基本不受保载时间的影响;拉伸保载没有改变试验钢的疲劳断裂模式。     

GC—19中温超高强度钢元件疲劳特性的研究

采用应力集中元件,在空气介质中测试了GC-19中温超高强度钢从室温到350℃、应力比R为0.1的轴向拉伸疲劳特性。探讨了不同应力集中、不同热处理规范、不同试验温度对元件轴向拉伸疲劳性能的影响。其中讨论了R.E.Peterson与(?)的理论应力集中系数计算经验公式。     

X80管线钢疲劳裂纹的扩展行为

对X80管线钢进行了拉伸试验和三点弯曲疲劳试验,研究了该钢的拉伸断口形貌以及不同应力比(0.1,0.4,0.6)对疲劳裂纹扩展行为的影响。结果表明:X80管线钢具有连续屈服特征,拉伸断口形貌呈韧窝状;增大应力比会降低X80钢的疲劳寿命,降低裂纹长度;以应力强度因子幅值ΔK作为驱动参数,Paris公式可以很好地拟合不同应力比下X80管线钢的疲劳裂纹扩展速率。     

汽车用SPHC热轧薄钢板的低周疲劳特性

对2.0 mm厚汽车用SPHC热轧薄钢板进行低周循环应变疲劳试验,获得了应力-应变曲线、应变-寿命曲线、应变滞回环曲线以及相关疲劳常数指标,并对疲劳断口形貌进行观察.结果表明:SPHC钢在试验范围内具有非Masing效应;拟合得到SPHC钢的循环强度系数为284,循环应变硬化指数为0.128;通过Manson-Coffin方程拟合得到SPHC钢的疲劳强度系数为467 MPa,疲劳强度指数为-0.078,疲劳延性系数为0.323,疲劳延性指数为-0.609;疲劳断口由裂纹源区、裂纹扩展区、瞬断区组成,裂纹扩展区由大量疲劳辉纹组成,瞬断区存在大量韧窝,SPHC钢具有良好的塑韧性.     

X12CrMoWVNbN10-1-1钢的蠕变-疲劳交互作用及断裂机理

在620℃下对X12CrMoWVNbN10-1-1钢进行不同应力比(0.2～0.4)和保载时间(0.3～1.5 h)下的载荷控制的高位保载蠕变-疲劳试验,对其蠕变-疲劳交互作用及断裂机理进行了分析。结果表明：试验钢的蠕变-疲劳寿命与保载时间呈指数关系,保载时间越长,应力比对蠕变-疲劳寿命的影响越小;从应变角度定义的蠕变-疲劳交互作用因子能够很好地反映稳定阶段的真应力-真应变迟滞回线与蠕变-疲劳寿命的相互作用;试验钢的蠕变-疲劳断裂模式为韧性断裂;当保载时间较短(0.3,0.5 h)时,疲劳损伤抑制蠕变损伤,损伤主要受循环中的疲劳载荷控制,断口中韧窝由疲劳主导作用下的晶界滑移变形引起;当保载时间较长(1.0,1.5 h)时,疲劳损伤促进蠕变损伤,损伤主要受与时间有关的蠕变载荷控制,断口中韧窝由夹杂物或第二相颗粒脱落所致。     

25Cr2Ni2MoV钢焊接接头的超高周疲劳特性

对25Cr2Ni2MoV钢焊接接头开展常温拉压条件下的超高周疲劳试验,并对失效试样进行断口分析,研究焊接接头的疲劳失效机理。结果表明,疲劳寿命曲线呈现阶梯状:在高应力短寿命区,疲劳断裂发生在试样母材区较多,多为表面或次表面夹杂物裂纹萌生;在低应力长寿命区,疲劳断裂发生在试样焊缝区较多,多为内部气孔裂纹萌生。断口分析发现:缺陷(裂纹源)尺寸较小或者越靠近试样内部,疲劳寿命越长,且较小缺陷同内部较大缺陷具有相似的裂纹萌生潜力。通过有限元模拟疲劳试样内部微缺陷处的应力分布得出,焊缝区气孔和夹杂物周围的应力集中程度大于母材区夹杂物。结合断口分析发现,母材区弥散分布的粒状颗粒夹杂物数量较多,并且聚集起来会形成更大的缺陷,相比焊缝区夹杂物更容易萌生疲劳裂纹。     

某型发动机风扇叶片高低周复合疲劳特性的研究

为了对某型发动机风扇叶片进行定寿工作,通过高低周复合疲劳试验,并对试验结果进行了统计分析,得到了该型叶片的疲劳特性曲线(S-N曲线、P-S-N曲线)。结果表明:当高周疲劳应力大于61.51 MPa时,该型叶片的S-N曲线满足二次函数规律,当小于61.51 MPa时,其高周次数达到了107以上,超过了一般金属材料的疲劳极限;在双对数坐标下,该叶片的S-N曲线为一次函数,满足线性规律;疲劳寿命在高应力水平下分散性较小,在低应力水平下分散性较大;该型叶片中值寿命(50%存活率)约为安全寿命(99.99%存活率)的2.5至5倍。     

平均应力对50钢超高周疲劳性能的影响

为了进一步拓宽超声疲劳试验的研究范围，对50钢进行了含有平均应力的三点弯曲和非对称拉压疲劳性能试验，得到相应的疲劳，S-N曲线，研究了平均应力对其超高周疲劳性能的影响。结果表明：超声频率加载下平均应力对50钢疲劳性能有显著影响，在应力幅相同的情况下，随着平均应力的增大，疲劳寿命降低；常规疲劳用于描述平均应力影响的Morrow关系仍能描述超声频率加载下高周疲劳（〈10^7周次）范围内拉伸平均应力对50钢疲劳性能的影响，但是不能用来描述超高周范围内拉伸平均应力和弯曲平均应力对疲劳性能的影响；常规疲劳用于描述平均应力影响的Goodman模型仍能很好地描述超声频率加载下一定寿命的应力幅值和平均应力的配合。     

超超临界汽轮机高中压转子钢高温低周疲劳性能研究

采用应变控制对超超临界汽轮机12％Cr转子钢进行高温低周疲劳试验,并对试验结果进行了讨论.拟合了循环应力-应变曲线和应变-寿命曲线,得到该材料的室温低周疲劳特性参数,包括Ramberg-Osgood参数和Manson-Coffin参数,推测出该材料的转变寿命.对转子不同位置(外缘,芯部)进行取样分析,探讨其低周疲劳性能差异,并对不同应变幅控制下的应力、寿命变化进行了深入研究.     

回火和冲击试验温度对套管钻井钢冲击韧性及断裂机理的影响

对以铁素体+珠光体组织为主的钢材进行910℃淬火+不同温度回火(500,550,600℃)热处理,获得超高强度级套管钻井钢,并在不同温度(-60～20℃)下进行冲击试验,研究了回火和冲击试验温度对套管钻井钢冲击韧性和断裂机理的影响。结果表明：随着回火温度的升高,套管钻井钢的马氏体逐渐消失,形成回火索氏体组织,室温冲击时消耗的冲击能增大,最大冲击载荷减小;不同温度回火钢的冲击断口宏观形貌均为纤维区和剪切唇,断裂机理均为韧性断裂;550℃回火套管钻井钢的韧脆转变温度为-33.64℃,随着冲击试验温度的降低,其冲击能逐渐减小,宏观断口形貌由完全纤维区转变为近完全放射区,微观断口形貌由完全韧窝形貌转变为包含局部韧窝结构的准解理结构。     

不同应变速率下D1车轮钢的拉伸性能与断口形貌

在不同应变速率下对D1车轮钢进行准静态和动态单轴拉伸试验,研究了应变速率对其拉伸性能的影响,并对断口形貌进行了分析。结果表明:D1车轮钢呈现出一定的应变速率敏感特性,其屈服强度和塑性流动应力均随着应变速率的增大而增大;取样方向对车轮钢的力学性能几乎没有影响;其拉伸断口具备明显的纤维区和剪切唇特征,但放射区特征不明显;准静态拉伸试样为韧性断裂机制,而动态拉伸试样则呈现出准韧性断裂机制。