应力控制下的Q345钢疲劳寿命预测研究

基于Gerber模型和Goodman模型这两个考虑平均应力对疲劳寿命的影响的经典模型,提出了一个修正的疲劳寿命预测模型。在室温下,选取3个应力比R=-1、-0.75和-0.5,每个应力比下选取5个最大应力,对Q345钢进行单轴拉压疲劳实验。运用Gerber模型、Goodman模型和修正模型对Q345钢在不同应力比和最大应力组合工况下的疲劳寿命进行预测,并与试验结果进行比较分析。结果表明:修正模型预测寿命和试验寿命的相对误差绝对值平均值、相对误差绝对值最大值、标准差都较明显的小于Gerber模型、Goodman模型。修正模型比Gerber模型和Goodman模型更适合于Q345钢在不同应力比和最大应力组合工况下疲劳寿命的预测。     

铸造钛合金ZTC4不同应变比下的低周疲劳行为

采用岛津液压伺服疲劳试验机研究了铸造钛合金ZTC4在不同应变比下(R=-1、0.06和0.5)的低周疲劳行为。对比分析了不同应变比下应力-应变迟滞回线、循环应力响应曲线以及疲劳寿命的差异,并采用SWT模型和Walker等效应变模型对不同应变比下的试验结果进行表征。结果表明:在200℃时,应变比为-1时,迟滞回线基本以原点对称,且随着应变水平的增大,迟滞回线包围的面积呈上升趋势;应变比为0.06和0.5时,滞后环沿坐标轴发生了平移,且随着应变水平的降低,迟滞回线沿拉应力的方向移动;不同应变比下合金的循环疲劳寿命相差甚微,SWT模型和Walker等效应变模型能很好的表征材料不同应变比下的疲劳试验结果,精度在±2倍的分散带内。     

镁合金摩擦搅拌焊搭接接头疲劳寿命预测

研究了钩状尖端半径及有效厚度对镁合金摩擦搅拌焊搭接接头疲劳寿命的影响,建立了不同有效厚度及钩状尖端半径的有限元模型。利用有限元软件对其进行拉伸力学响应的模拟试验,分析在不同载荷下的接头局部应力应变分布,并利用疲劳损伤方程SWT和MC分别对其进行寿命预测。结果表明,应力集中主要位于钩状尖端周围,采用SWT疲劳方程对接头寿命预测结果会更加准确,且疲劳寿命随钩状尖端半径的增大而增大,随有效厚度的增加而增加。     

HFMI处理的钢制焊接接头疲劳评估模型探讨

为评估不同应力比R和材料屈服强度f_y下的高频机械冲击(high frequency mechanical impact,HFMI)处理钢制焊接接头疲劳寿命,引入SWT(smith-watson-topper)模型与Walker模型,利用缺口应力法对广泛的疲劳试验数据进行了重新分析. 结果表明,名义应力系统下,接头疲劳等级FAT,R与f_y三者关系可通过FAT = 0.1f_y + M(R)来表达;缺口应力系统下,对于同种材料不同应力比下的接头,两种模型均能用来评估其疲劳寿命,但Walker模型精度更高;对于不同种材料在不同应力比下的接头,SWT模型形式固定,且能综合考虑R与f_y的影响,基于该模型分析得到的存活率P_S = 97.7%的S-N曲线,其FAT = 325 MPa,斜度m = 6.5.研究成果将直接支撑工程结构疲劳评估和抗疲劳设计.     

新型马氏体耐热钢蠕变-疲劳性能与寿命预测

针对P92和G115新型马氏体耐热钢进行了应力控制下蠕变-疲劳性能研究,分析了保载时间和峰值应力对应力控制下蠕变-疲劳性能的影响规律.?结果表明,应力控制下蠕变-疲劳过程中蠕变变形和损伤主导了蠕变-疲劳寿命.?蠕变-疲劳寿命随峰值应力和保载时间的增加而下降,同时相同峰值应力下,G115钢的蠕变-疲劳寿命约是P92钢的8...     

300M钢表面喷丸强化工艺应用研究

目的 对比和研究300 M钢的铸钢丸和陶瓷丸喷丸强化后的效果,选择合适的300 M钢喷丸强化工艺.方法 采用铸钢弹丸和陶瓷弹丸以不同喷丸强度对300 M钢表面进行喷丸强化,研究对300M钢表面粗糙度、表面残余压应力及疲劳寿命的影响.结果 随着喷丸强度的增大,300 M钢表面粗糙度增大,但在相同或相当的喷丸强度下,采用陶瓷弹丸喷丸强化可获得更小的表面粗糙度;试样表面残余压应力均为先增大后减小,分别在喷丸强度为0.25A和0.2A时达到最大值.在大应力水平试验条件下,两种弹丸不同喷丸强度下的300M钢中值疲劳寿命增益均不明显;在小应力水平试验条件下,两种弹丸不同喷丸强度下的300 M钢中值疲劳寿命增益差异显著,铸钢弹丸喷丸强化最大值达到22,陶瓷弹丸喷丸强化最大值达到38.结论 铸钢丸和陶瓷丸喷丸均可以提高300 M钢的疲劳寿命.相对于铸钢丸喷丸,300M钢的陶瓷丸喷丸后的粗糙度水平更低,疲劳寿命更长.     

巨型压机C型机架的疲劳寿命预测研究

针对循环拉伸载荷下光滑件的尺寸效应不显著和大型零件难于进行原型疲劳试验,给出了利用小试样试验去预测大型零件疲劳寿命的分析方法。首先,基于疲劳模拟试验建立模拟缩比模型,引入缺口试样尺寸系数。其次,引入表征尺寸变化对疲劳性能影响的特征参量,利用两种材料(45钢,Q235)的几何相似试样(K_t=2,K_t=3)疲劳寿命试验结果,获得缺口试样尺寸系数经验公式。同时兼顾尺寸、应力集中和表面状况之间的相互影响,建立了拉伸载荷下的疲劳综合修正系数模型,并用一算例验证了其有效性。最后,在名义应力法的基础上,应用该模型对大型C型板材料的S-N曲线进行修正,成功地预测出C型板的疲劳寿命。该方法符合实际情况,使疲劳寿命估算更合理,可用于评估拉伸作用下的大型零件疲劳评估。     

挤压AZ31B镁合金多轴疲劳寿命预测

采用挤压AZ31B镁合金薄壁圆筒试样.分别进行了单轴和多轴加载下的对称应变控制疲劳实验.研究了不同加载路径对疲劳寿命的影响.单轴加载包括对称拉压和扭转路径,多轴加载包括45°比例加载和90°非比例加载路径.结果表明,在加微的等效应变幅值为0.3%—0.55%附近,4冲加载路径下的应变-寿命曲线均出现了不连续的拐点;比例加载路径在等效应变幅大于0.45%时疲劳寿命最高,拉压路径在等效应变幅小于0.45%时疲劳寿命最高;非比例加载路径的疲劳寿命最低.使用基于临界平面法的多轴疲劳模型FS,SWT以及修正SWT分别预测了各个路径加载下的疲劳寿命.预测结果表明,SWT模型对于拉压和循环扭转加载下寿命预测结果误差较大;FS模型与修正SWT模型可以较好地预测挤压AZ31B镁合金各个路径加载下的疲劳寿命.     

低周疲劳寿命预测的能量模型探讨

从熵守恒定律和能量守恒定律出发,推导出一个新的低周疲劳寿命预测能量模型,并以该模型为基础,对线性累积损伤法则进行了探讨．通过316L钢420℃环境下应力控制的低周疲劳实验,用该模型及基于该模型的线性累积损伤法则进行了低周疲劳寿命和剩余寿命的预测,预测结果与实测结果符合较好．     

基于热点S-N曲线的Q235B焊接接头疲劳评定的数值模拟

在有限元技术的支撑下,通过热点应力法和回归计算获取焊接接头热点S-N曲线相关参数,在有限元疲劳软件MSC.FATIGUE中实现中值热点S-N曲线的生成和修正,并比较试验疲劳寿命和模拟疲劳寿命.模拟结果表明:通过热点应力法得到的不同热点S-N曲线经过修正后,获取的Q235B钢焊接接头的疲劳强度与国际焊接学会推荐值基本符合,采用IIW推荐的一条热点S-N曲线可以实现Q235B钢对接接头和非承载十字接头的寿命估测,且结果与试验符合较好,与理论一致.