温度对球墨铸铁QTRSi4Mo1拉伸性能与循环变形的影响

开展了球墨铸铁QTRSi4Mo1室温到760℃条件下的静载拉伸试验和应变控制低周疲劳试验研究.通过比较不同温度下材料拉伸性能与循环应力应变响应特性,表明球墨铸铁QTRSi4Mo1在300℃～400℃附近存在一定脆性,在500℃以上具有较好的塑性变形能力;在中温(400℃～500℃)条件下材料循环应力应变行为表现为循环硬化,在高温(760℃)条件下表现为循环软化,而在较低温度下则表现出更复杂的应力应变演化,同时利用Ramberg-Osgood方程可准确描述其循环应力应变特性;在较低温度下材料具有non-Masing特性,而在500℃以上则具有Masing特性.     

316L不锈钢循环特性的有限元分析及疲劳寿命预测

针对316L奥氏体不锈钢进行了低周疲劳试验,采用有限元方法针对材料的循环特性进行了模拟计算。试验结果表明,该材料在不同应变范围下均表现出了明显的循环附加硬化,且硬化程度随着应变范围的增加而更为明显。在Abaqus模拟计算中,使用非线性随动强化与各向同性强化的混合模型描述材料弹塑性行为。不同应变范围下,模拟得到的第二周次下的应力应变曲线与实验结果吻合较好,模拟得到的前20周的最大应力与实验结果的误差与应变范围有关,最大平均误差为3.20%。基于实验结果和模拟结果,采用能量方法进行疲劳寿命预测,预测结果均位于两倍分散带内。     

温度对齿轮钢16Cr3MiWMoVNbE应变疲劳性能的影响

发动机传动齿轮工作时温度从室温上升到623 K,不同温度下材料的抗疲劳性能不同,因此试验研究了300K、373 K、473 K、573 K和623 K下齿轮钢16Cr3NiWMoVNbE的应变疲劳性能.应用Conffin-Manson应变疲劳寿命预测模型回归分析,分别得到5个温度下材料低周疲劳寿命预测公式.研究了温度对...     

P92钢的高温低周疲劳行为及寿命预测

采用RPL50型动蠕变试验机对P92钢进行630℃和不同应变幅下的低周疲劳试验,研究了P92钢的高温低周疲劳行为;基于塑性应变能密度与硬度、应力幅和低周疲劳寿命的关系,采用基于能量的硬度法对其低周疲劳寿命进行预测,并与试验结果进行对比。结果表明:P92钢是一种循环软化材料,其初始归一化应力幅随应变幅的增加而增加,且不同应变幅下的归一化应力幅均随循环周次的增加而降低;随着应变幅的增加,弹性应变幅保持稳定,塑性应变幅近似线性增加,软化率也相应增加,并最终稳定在0.3左右;硬度与应变幅满足良好的线性关系;基于能量的硬度法可以较准确地预测P92钢在630℃时的高温低周疲劳寿命,计算得到的预测寿命均位于试验寿命的±1.5倍标准偏差内。     

30Cr2MoV汽轮机转子钢的低循环疲劳特性

本文主要研究了30Cr2MoV 转子钢在不同温度下应变控制的恒幅低循环疲劳特性,测定了表征材料低循环疲劳特性的各基本参量。给出了材料的真应变和循环寿命;虚拟应力和循环寿命以及循环条件下的应力—应变关系,并对影响低循环疲劳寿命的因素进行了分析,从而为使用该材料的调峰机组汽轮机转子的疲劳设计和寿命管理提供重要依据.     

DD3镍基单晶合金非对称循环载荷低周疲劳寿命预测

在680℃温度下进行[001]、[011]和[111]三种取向的DD3单晶合金光滑试样非对称循环载荷低周疲劳试验，表明晶体取向对DD3单晶合金的应变疲劳寿命有显著影响，[001]取向寿命最长，[111]取向寿命最短。用晶体取向函数修正总应变范围可以在很大程度上消除晶体取向对疲劳寿命的影响；引入参量k表示载荷循环特性对疲劳寿命的影响，它与循环寿命之间呈幂函数关系。根据影响单晶叶片低周疲劳寿命的主要因素，提出循环塑性应变能的计算方法，构成塑性应变能的主要因素应包括总应变范围、取向函数和载荷循环特性等影响参量，它们与塑性应变能之间呈幂函数关系。用塑性应变能作为损伤参量导出单晶合金低周疲劳寿命预测模型，利用低周疲劳试验数据进行多元线性回归分析，所有试验数据均落在2．6倍偏差的分布带内。     

一种考虑材料损伤的低循环疲劳寿命预测方法

为了更加精确地预测材料的低循环疲劳寿命,对三参数幂函数公式和拉伸滞后能寿命模型进行研究,提出了基于三参数幂函数的损伤能寿命预测模型。分别利用该模型和Manson-Coffin公式对高温合金、钛合金及结构钢等多种材料的低周疲劳试验数据进行拟合并将其分析结果进行对比;根据GH4133合金250℃时的低循环疲劳试验数据,建立了该条件下材料的循环应力-应变曲线和损伤能寿命预测模型,同时对曲线及模型进行验证。结果表明:建立的循环应力-应变曲线能够正确反映该条件下材料的应力与应变之间的关系;所提出的损伤能寿命预测模型对12种材料的低周疲劳试验数据的拟合效果较好,寿命预测精度明显高于Manson-Coffin公式。     

缺口形式对022Cr17Ni12Mo2钢疲劳特性的影响

针对022Cr17Ni12Mo2不锈钢U形缺口件进行拉伸试验和应力控制条件下的低周疲劳试验,并进行疲劳寿命预测。拉伸试验和疲劳试验结果均表明,U形缺口件的缺口强化效应较先前半圆形缺口件更为明显;疲劳强度因子随寿命的降低而减少,低应力水平下缺口效应更为显著。针对迟滞回线和应变变化幅度分析其循环特性,U形缺口件硬化程度略高于半圆形缺口件。采用Peterson模型和K_f试验法进行缺口件疲劳寿命预测,结果表明K_f试验法得到的寿命预测结果好于Peterson模型的预测结果。     

30Cr2MoV汽轮机转子钢的低循环疲劳特性

本文主要研究了30Cr2 MoV 转子钢在不同温度下应变控制的恒幅低循环疲劳特性,测定了表征材料低循环疲劳特性的各基本参量,给出了材料的真应变和循环寿命、虚拟应力和循环寿命以及循环条件下的应力一应变关系,并对影响低循环疲劳寿命的因素进行了分析,从而为使用该材料的调峰机组汽轮机转子的疲劳设计和寿命管理提供重要依据。     

基于灰色理论镍基单晶合金多轴非比例加载低周疲劳研究

基于灰色理论研究DD3镍基单晶合金高温多轴非比例加载低周疲劳特性,对等效应变范围、温度、应变路径角、拉/扭载荷相位角和轴向应变比等影响疲劳寿命的因素进行灰色关联度分析,并引入损伤参量Q表征非对称循环特性和拉/扭多轴效应,以参量Q、等效应变范围Δεe和Mises等效应力范围Δσe构造疲劳损伤参量,建立低周疲劳寿命GM(1, N)预测模型。结果表明,各影响因素与多轴低周疲劳寿命的关联度等级依次为等效应变范围、温度和应变路径角为一级,拉/扭载荷相位角为二级,轴向应变比为三级;680 ℃和850 ℃温度下的GM(1, N)疲劳寿命模型的预测寿命与试验寿命的绝对关联度分别为0.97、0.86,平均相对误差分别为4.9%、6.0%;两种温度的试验数据几乎分别落在1.93、2.13倍偏差分布带内。     

镍基合金GH536材料高温低循环疲劳特性研究

对镍基合金 GH5 36材料在三种不同温度下的低循环疲劳特性进行了研究。给出了材料的应变 -寿命关系和应力应变关系。讨论了材料的疲劳特性随温度的变化。结果表明 ,在中等应变幅值之下 ,材料的疲劳寿命随温度的增加而降低     

长管拖车气瓶用4130X钢的应变疲劳特性及寿命预测

研究了长管拖车钢制无缝气瓶用材料4130X在4种不同应变幅控制下的低周应变-疲劳特性,分别对其循环应力-应变关系、应力-应变迟滞回线及疲劳寿命预测等进行研究,着重分析4130X钢的疲劳循环软化行为,提出了考虑循环软化作用的疲劳寿命预测修正模型。     

汽轮机联轴器螺栓剪切疲劳试验研究

在常温空气介质下，利用薄壁圆筒试样进行剪切疲劳试验，得到具有95％置信度、5％误差限的联轴器螺栓材料40CrNiMoA钢的剪切循环应力－应变特性参数和应变疲劳寿命特性参数，给出该材料在常温下的单调和循环剪切应力应变特性曲线以及不同可靠度下的剪切疲劳寿命曲线。试验表明，该材料在循环扭转载荷下表现出循环软化特性，并且比用von Mises准则所预测的循环软化程度要大些。对不同应变下的循环稳定应力变化规律进行比较可得，无量纲化的不同应变水平下的峰谷值应力仅与无量纲化的循环周次有关。     

扭转预应变对45钢低周疲劳性能的影响

介绍４５钢在不同扭转预应力变下的低周疲劳性能,包括循环应力－应变特性,循环硬化软化特性及低周疲劳寿命的研究工作。结果表明,扭转预应变降低周疲劳寿命,循环应力随扭转预应变的增大而增大。     

316L钢高温疲劳蠕变规律研究

通过316L奥氏体不锈钢在420、550和600℃下非间断应变疲劳和有保持时间的应变疲劳试验，对316L钢高温环境下疲劳、蠕变规律进行了研究。结果表明：材料的疲劳寿命随温度的升高而降低；保持时间增加，试样中蠕变损伤增大，循环应力松弛更多，裂纹扩展机制由穿晶方式向沿晶方式转变。     

电镀铜薄膜疲劳性能与寿命预测

利用MMT-11N微机械疲劳试验系统对11.5 μm厚无基体支持的电镀铜薄膜试件的拉伸疲劳特性进行了试验研究。试件采用准LIGA工艺制作。试验在室温条件下进行,采用载荷控制、脉动循环加载,载荷频率为20 Hz,得到了铜薄膜光滑试件和缺口试件的S-N曲线,根据传统宏观疲劳理论确定了铜薄膜循环应力—应变曲线和应变—寿命曲线。利用修正局部应力—应变法对缺口试件的疲劳寿命进行了预测,预测寿命与试验寿命误差在3.2倍因子之内,预测结果较好地符合试验结果。试验表明,取半寿命周期的迟滞回线作为稳定迟滞回线在微机械疲劳中仍是可信的,局部应力—应变法亦可应用于微机电系统疲劳寿命预测,宏观疲劳理论在一定程度上也适合于描述微机械疲劳。     

高温时间相关单多轴疲劳损伤模型

针对高温疲劳中蠕变和氧化因素的影响,提出高温循环加载下时间相关疲劳损伤模型.根据材料高温疲劳微观观察和疲劳过程,充分考虑拉压应变率和循环周期不同而造成的不同损伤,提出高温影响折算时间的计算方法.结合损伤理论和高温对疲劳损伤的影响,把无保载时间的高温疲劳损伤分为纯疲劳损伤、时间相关损伤和交互损伤,损伤模型经高温2.25Cr-1Mo钢单多轴疲劳试验验证,结果表明,误差在两个因子之内.     

Influence of temperature on a low-cycle fatigue behavior of a ferritic stainless steel

The main objective of this study is to reveal the effect of dynamic strain ageing (DSA) on a ferritic stainless steel with detail relation to monotonic and cyclic responses over a wide range of temperatures. For assessing the effect of strain rate on mechanical properties, tensile test results are studied at two different strain rates of 2×10^?3/s and 2×10^?4/s. Typical responses of this material are compared with other alloy in literatures that exhibits DSA. Serrations in monotonic stress-strain curves and anomalous dependence of tensile properties with temperatures are attributed to the DSA effect. The low cycle fatigue curves exhibit prominent hardening and negative temperature dependence of half-life plastic strain amplitude in temperatures between 300°C–500°C which can be explained by DSA phenomenon. The regime for dependence of marked cyclic hardening lies within the DSA regime of anomalous dependence of flow stress and dynamic strain hardening stress with temperature and negative strain rate sensitivity regime of monotonic response. It is believed that shortened fatigue life observed in the intermediate temperature is mainly due to the adverse effect of DSA. An empirical life prediction model is addressed for as-received material to consider the effect of temperature on fatigue life. The numbers of load reversals obtained from experiment and predicted from fatigue parameter are compared and found to be in good agreement.     

Evaluation of an energy-based fatigue approach considering mean stress effects

In this paper, an attempt is made to extend the total strain energy approach for predicting the fatigue life subjected to mean stress under uniaxial state. The effects of means stress on the fatigue failure of a ferritic stainless steel and high pressure tube steel are studied under strain-controlled low cycle fatigue condition. Based on the fatigue results from different strain ratios, modified total strain energy density approach is proposed to account for the mean stress effects. The proposed damage parameter provides convenient means of evaluating fatigue life with mean stress effects considering the fact that the definitions used for measuring strain energies are the same as in the fully-reversed cycling (R = ?1). A good agreement is observed between experimental life and predicted life using proposed approach. Two other mean stress models (Smith-Watson-Topper model and Morrow model) are also used to evaluate the low cycle fatigue data. Based on a simple statistical estimator, the proposed approach is compared with these models and is found realistic.     

多轴随机应变加载下铝合金缺口件有限元分析及寿命预测

在应变控制下对7075-T7451铝合金实心棒带U型环状缺口试件进行拉—扭比例、非比例恒幅和随机加载疲劳试验。查明名义剪切应力最大值与轴向应力最大值的下降规律,并用两者最先开始下降时的循环数比值来评估裂纹萌生寿命。利用弹塑性有限元法分析不同加载条件下试件缺口根部的循环应力、应变响应。基于有限元计算得到的应力、应变结果,采用拉伸型多轴疲劳损伤模型预测随机加载条件下缺口试件的疲劳裂纹萌生寿命,计算结果与试验得到的寿命比较吻合。