PE100管的室温单轴应变循环行为与棘轮效应

在室温下对聚乙烯(PE100)管分别进行了单轴拉伸试验、扭转对称应变循环试验和单轴棘轮效应试验,探讨了不同应变速率下PE管的应力-应变响应,分析了循环应变幅、应变幅历史对应变循环特性的影响以及均值应力和幅值应力及其加载历史对PE100管棘轮变形的影响。结果表明:PE100是一种率相关循环软化材料,无论应变循环特性还是单轴棘轮行为,两者都强烈依赖于当前的载荷条件和既往加载历史;PE100管存在产生循环硬化的对称扭转应变幅阈值,其值为5%,当PE100管经历大于该阈值的循环后再经历后续小应变幅循环时会发生一定程度的硬化,但静置后这种硬化现象又会消失,表现出时效恢复特性。     

聚醚醚酮的室温单轴棘轮行为

在室温下对聚醚醚酮(PEEK)进行一系列非对称应力控制的单轴循环棘轮变形试验,研究了应力水平、加载历史、应力速率和峰值应力保持时间对PEEK棘轮行为的影响规律。结果表明：PEEK在非对称应力循环加载下产生了明显的棘轮行为,棘轮应变包含可恢复的黏弹性应变和不可恢复的黏塑性应变;棘轮应变和棘轮应变速率均随着应力水平的增加而增大;PEEK的棘轮行为具有明显的加载历史效应,高平均应力的加载历史会抑制后续低平均应力循环过程中棘轮变形的发生,低平均应力的加载历史对后续高平均应力循环过程中的棘轮变形影响不大;PEEK的棘轮行为具有明显的时间相关特性,应力速率越低、峰值应力保持时间越长,棘轮应变越大。     

不同材料的室温单轴应变循环特性和棘轮行为研究

通过对U71Mn轨道钢和316L不锈钢室温下单轴应变控制和应力控制循环的实验研究，就两种材料的应变循环特性和棘轮行为进行研究和比较。讨论应变循环下应变幅值和平均应变的大小及其历史对应变循环特性的影响以及应力循环下应力幅值和平均应力的大小及其历史对棘轮行为的影响，同时还讨论了应变循环与应力循环间的交互作用。研究中着重对两种材料的循环特性进行比较，得到一些有助于进行合理本构描述的结果。     

U75VG钢轨钢与温度相关的循环塑性变形行为

采用单轴拉伸试验和循环塑性变形试验研究了U75VG钢轨钢在不同温度(25,300,600℃)时的单轴拉伸性能以及循环塑性变形行为。结果表明:在应变控制循环载荷下,25℃时U75VG钢轨钢表现出循环软化特性,300℃时在动态应变时效作用下表现出循环硬化特性,600℃时动态应变时效作用消失,表现出更明显的循环软化特性;在应力控制循环载荷下,U75VG钢轨钢在不同温度下均表现出明显的棘轮行为特征,棘轮应变速率随平均应力或应力幅的增加而增大,在300℃时棘轮应变演变呈现出准安定状态,在600℃时随着平均应力或应力幅的增加棘轮应变加速增大。     

7075铝合金的单轴棘轮行为

采用单轴拉压循环试验研究了T651热处理态7075铝合金在不同应力幅及平均应力下的棘轮行为,并对试验前后铝合金的显微组织进行观察与分析。结果表明:不同循环载荷下7075铝合金均表现出明显的棘轮应变累积特征;在循环初期,铝合金的塑性变形很明显,棘轮应变速率较大,这与铝合金中位错密度增大、位错弹性应力场增强、大量位错缠结的出现有关;随着循环次数的增加,塑性变形累积明显减小,棘轮应变速率呈近线性缓慢增加趋势;棘轮应变累积随应力幅或平均应力的增大而增加。     

预应变奥氏体不锈钢S30408低温棘轮效应

利用凯尔测控EUM-25K20型拉扭疲劳试验机,在110 K下对S30408母材试件、含焊缝试件、无预应变、预应变8%、12%的试件进行了单轴棘轮效应试验研究。实验发现,母材试件与焊材试件的棘轮行为与平均应力、幅值应力及其加载历史密切相关。由于焊缝金属中少量铁素体的软化作用,焊缝试件的初始棘轮应变及小循环应力下的棘轮应变大于母材。但随着塑性变形的增加,焊缝金属中更高含量合金元素存在更为明显的强化作用,使得焊缝试件在较大循环应力下一定循环圈数后的棘轮应变小于母材。无论母材试件还是焊缝试件,棘轮应变随预应变的增加而降低,在较小的循环应力水平下,预应变可以完全抑制棘轮应变的累积。S30408在110 K下为率相关材料,棘轮应变随加载率的升高而降低。     

热处理U71Mn钢轨钢的棘轮行为及其本构模型

通过单轴拉伸试验、对称应变循环疲劳试验和非对称应力循环疲劳试验,研究了热处理U71Mn钢轨钢的循环特征和棘轮行为;基于试验结果,对Abdel-Karim-Ohno循环塑性本构模型进行修正,并将模拟结果与试验结果进行对比。结果表明:试验钢表现出初始循环软化特性;在非对称应力循环载荷下,试验钢产生了明显的棘轮行为,棘轮应变随应力幅、平均应力和峰值应力的增加而增加,棘轮应变率随峰值应力的增加而增加,当峰值应力不超过950MPa时,棘轮应变率随循环周次的增加快速减小至稳定值,当峰值应力超过950MPa时,棘轮应变率先减小后增大;大多数工况下采用所建立的修正Abdel-Karim-Ohno循环塑性本构模型得到的棘轮应变与试验值的平均相对误差约为9.8%,说明该模型能够较好地预测热处理U71Mn钢轨钢在应力循环工况下的棘轮行为。     

多种循环加载制度下Q235材料性能试验

对Q235钢进行了变应力载荷幅值及不同预变形和载荷保持时间等条件下的循环加载试验,并分析了其力学响应和材料性能。研究结果表明：Q235钢在应力控制的循环加载过程中表现出明显的循环软化特性和棘轮效应,棘轮应变的大小主要取决于载荷水平;当循环载荷逐级增大时,前期的变形会导致后期的棘轮应变增大;而当循环载荷逐级减小时,后期的棘轮应变值取决于最大载荷时的棘轮应变,且棘轮应变率接近于零;当预变形的响应应力峰值小于后期控制应力峰值时,预变形对材料的棘轮效应具有抑制作用,且预变形量越大,抑制效果越明显;载荷保持时间延长会使材料的棘轮应变增大,棘轮应变率增大,从而加速材料失效。     

316L钢室温和中温环境下应力控制的低周疲劳行为研究

通过对316L钢在室温和中温环境下应力控制的低周疲劳试验,得到若干有意义的试验结果,揭示和分析316L钢室温和中温环境下应力循环特性及棘轮行为随加载历史、加载名义应力范围和环境温度的变化规律,并在此基础七讨论动态应变时效(dynamic spain aging,DSA)的现象。研究表明,材料的应力循环特性依赖于温度和加载历史,棘轮行为依赖于温度、加载水平和加载历史,420℃是材料DSA强化显著的温度。     

国产Inconel690高温合金室温与高温循环变形行为

对国产核电用Inconel690高温合金在25,200,350℃进行了应变和应力循环加载下的单轴和多轴疲劳试验,分析了其循环应力-应变响应及循环塑性变形特性。结果表明:在试验温度下,无论是单轴还是多轴加载,Inconel690高温合金均主要表现出循环硬化特性,棘轮应变在初始数个循环周次内快速增长,最后迅速达到稳定;在25℃和200℃单轴应变循环一定周次后Inconel690高温合金呈现出轻微的循环软化特性;在多轴循环加载条件下,合金存在较为明显的非比例多轴附加硬化现象。     

退火处理对紫铜棘轮行为的影响

对未退火硬态紫铜和退火处理得到的软态紫铜进行室温应变控制对称循环和应力控制非对称循环变形试验,研究了退火处理对紫铜显微组织和棘轮行为的影响.结果表明:退火处理会增大紫铜的晶粒尺寸,影响紫铜的循环软/硬化特性;两种状态紫铜均表现出明显的棘轮行为,且其棘轮行为依赖于外加应力水平;应力幅的增大会显著影响硬态紫铜棘轮演化第Ⅲ阶...     

不同温度下15CrMoR循环塑性实验研究及低周疲劳寿命预测

在20℃,200℃,300℃和400℃下对15CrMoR进行了循环塑性行为和棘轮效应—疲劳交互作用的实验研究。不同温度下全寿命内循环塑性实验表明,非对称循环加载的大部分时段棘轮应变率基本保持稳定,后期接近失效阶段才急速增大。各温度下棘轮应变随平均应力、应力幅的增大而增大。低周疲劳寿命受平均应力和应力幅的共同影响,但应力幅的影响更大。与Coffin-Manson模型及Morrow修正模型相比,各温度下MSRS模型对材料疲劳寿命的预测更为准确。采用含温度参数的MSRS模型可较方便地预测不同温度下材料的疲劳寿命。     

基于弹性空间的304不锈钢单轴棘轮的数值模拟

通过室温下单轴棘轮试验研究了304不锈钢的单轴棘轮机理,并建立了相应的迭代方程来模拟材料的单轴棘轮应变。结果表明:304不锈钢的弹性空间-塑性应变关系曲线和背应力-塑性应变曲线同时存在,并都能表明其循环应变强化特性;模拟结果和试验结果吻合较好,证明了从弹性空间-塑性应变关系角度能够合理解释单轴棘轮机理。     

40Cr钢和16Mn钢的室温单轴应变循环特性

对40Cr钢和16Mn钢进行了室温单轴应变循环试验,对比了两种钢的循环特性,讨论了应变幅值和平均应变以及二者的历史对应变循环特性的影响.结果表明:两种钢在应变循环加载条件下均有循环软化的特征,并且先前较大的应变幅值循环加大了后继较小的应变幅值的循环软化效应,但前者抑制了后者的循环软化率;当平均应变较小时,材料处于强化阶段;反之,材料处于屈服平台或稳定塑性流动状态.     

SiC_P/6061Al复合材料高温单轴拉伸时相关棘轮行为的细观本构模型

以已有试验研究和细观本构框架为基础,在新发展的非线性随动硬化律中引入反映热恢复效应的修正项,得到了一个新的细观粘塑性循环本构模型;采用该模型对SiCP/6061Al复合材料在高温(300℃)下的时相关单轴拉伸和棘轮行为进行了模拟。结果表明:修正项的引入有效提高了模型对SiCP/6061Al复合材料高温单轴棘轮行为及其时间相关特性的预测能力。     

25 Cr2 Ni2 MoV钢焊接接头循环变形行为的有限元模拟与分析

以25Cr2Ni2MoV汽轮机转子钢V形平板焊接接头为研究对象,考虑不同热影响区材料与母材的弹性模量比值、坡口角度及载荷特性（包括不同应力比、平均应力和应力幅值）等因素的影响,采用大型有限元软件ABAQUS和Chaboche循环本构模型对接头的循环变形行为、局部塑性变形分布及其随循环周次的演化特性进行了有限元模拟与分析。结果表明,随着热影响区材料与母材的弹性模量比值的增大,焊接接头整体抗拉和抗棘轮变形能力增强,发生局部破坏的可能性也随之增大;随着坡口角度的增加,焊接接头的抗拉性能和抗棘轮变形能力降低;应力比、平均应力和应力幅值越大,焊接接头越容易发生破坏。研究成果实现了对平板焊接接头结构及性能的初步优化,为提高该类焊接接头的设计水平提供了参考。     

蠕变-疲劳载荷下25 Cr2 MoVA 钢的循环应力松弛行为

试验测试了500℃时高温螺栓材料25 Cr2 MoVA在应变控制的蠕变-疲劳载荷下的循环应力松弛行为,重点考虑了不同应变幅和峰值保持时间对材料应力松弛行为的影响。研究表明,保持阶段的蠕变变形和循环加载阶段的粘塑性变形共同加速了25 Cr2 MoVA的应力松弛速率,且应变幅小的时候,材料的循环松弛速率更大。     

6061铝合金的动态拉伸性能及其本构模型

在0.08,35,110,210,550s~(-1)的应变速率下对6061铝合金进行单轴拉伸试验,对其动态拉伸性能进行研究,得到不同应变速率下的真应力-真应变曲线;基于Johnson-Cook本构模型,建立该铝合金的塑性变形本构模型,并对该模型进行了验证。结果表明:随着应变速率增加,6061铝合金的屈服强度增大,断后伸长率降低,但其断裂强度则未发生明显变化;建立的本构模型能够很好地描述6061铝合金在塑性变形过程中流变应力的变化。     

LY12CZ铝合金循环瞬态特性研究

研究了ＬＹ１２ＣＺ铝合金（板材）的循环瞬态特性，通过恒应力幅值及恒应变幅值的疲劳试验证实了ＬＹ１２ＣＺ为循环硬化材料，在恒应力幅值下，横向应变幅值εＴａ与循环次数Ｎ能较好地符合εＴａ＝Ｃ＋ＤｌｇＮ关系式（Ｄ＜０），且系数Ｃ和Ｄ均能近似服从应力幅值σａ的幂函变化规律，从而建立了可供工程应用的新的εＴａ＝ｆ（σａ，Ｎ）关系式；在恒（横向）应变幅值下，应力幅值与循环次数Ｎ也能很好地符合σａ＝Ａ＋ＢｌｇＮ     

5083H111轧制铝合金的低周疲劳行为

在室温下对5083H111轧制铝合金板三个典型方向——轧制方向(RD方向)、与轧制方向成45°角方向(MD方向)、垂直于轧制方向(TD方向)的试样进行了单轴对称应变控制的低调疲劳试验,研究了不同方向试样的循环变形行为和疲劳寿命差异。结果表明:铝合金板在三个方向上都表现出了明显的循环硬化特性,即在恒定的应变幅下,三个方向的响应应力幅均随着循环次数的增加而增大,并且外加应变幅越大,响应应力幅也越大;三个方向的低周疲劳ε-Nf曲线差别不明显;三参数幂函数寿命模型可以很好地预测5083H111铝合金的低周疲劳寿命。