压缩循环载荷下疲劳裂纹扩展的实验研究

通过对零－压载荷下的疲劳裂纹扩展试验。研究ＬＹ１３ＣＺ试件在压缩循环载荷下的裂纹扩展规律。发现在压缩循环载荷下疲劳裂纹可以扩展，但不铳即发生休眠。其休眠长度与反复塑性区的尺寸相当。     

循环压载下缺口旁疲劳裂纹扩展

对承受循环压载的缺口试件的疲劳问题进行了试验和理论研究。结果表明，疲劳裂纹是在残余拉应力和循环压应力作用下萌生和扩展的，压塑性变形是裂纹萌生和扩展和扩展的必要条件。循环压载下仍存在着裂纹张开和裂纹闭合，其机理与拉伸循环下不同。以试验中采用的ＬＹ１２ＣＡ材料边缺口试件为例，提出了考虑裂纹闭合效应的扩展率计算模型，结果与试验吻合得较好。     

压缩超载残余应力对疲劳裂纹扩展的影响

对对称双V型缺口试件的疲劳试验结果表明,压缩超载后,缺口试件的疲劳裂纹扩展速率增大,其原因是由于压缩超载后在缺口根部产生了反向残余拉应力。对此残余应力分布,本文采用了弹塑性有限元方法进行计算,并运用R′法定量分析了压缩超载残余应力对疲劳裂纹扩展的影响。     

使用疲劳裂纹扩展数据的疲劳裂纹扩展的可靠性分析方法

利用现有的疲劳裂纹扩展数据或疲劳裂纹扩展试验的不完全数据 ,对疲劳裂纹随机扩展的可靠性进行了研究。基于疲劳裂纹扩展的确定性模型 ,导出了疲劳裂纹扩展的随机公式。利用现有的疲劳裂纹扩展数据或疲劳裂纹扩展试验的不完全数据 ,对疲劳裂纹扩展随机公式中的随机变量的分布进行了估计 ,得到了其分布的数字特征 ,用Monte Carlo方法得到了疲劳裂纹扩展寿命的失效概率的点估计。实例分析表明了本文方法的实用性和可行性     

谱载荷作用下的疲劳裂纹扩展

谱载荷中各级载荷间的交互作用必须考虑,尤其是高载荷对低载荷产生的迟滞效应。裂纹扩展的试验结果表明,循环加载中首次高载荷对随后的裂纹扩展迟滞影响是明显的。     

疲劳裂纹扩展速率统计分析

将疲劳裂纹扩展速率分解为确定性趋势和随机涨落两部分，应用概率统计和随机数据处理方法分析了疲劳裂纹扩展速率的确定性趋势参数的统计分布和随机涨落数据的幅值特性，相关函数和功率谱密度函数，为疲劳裂纹扩展统计规律研究提供了依据。     

弯矩作用下钢轨滚动疲劳裂纹扩展行为研究

在JD-1轮轨模拟试验机上,通过设计模拟小轮的结构,对钢轨试样在弯矩作用下的裂纹扩展行为进行研究.试验结果表明:裂纹一般在应力集中处萌生,当裂纹扩展到一定程度后容易产生变向甚至分叉;在其他参数相同的情况下,预制裂纹尺寸对疲劳裂纹扩展有较大影响,预制裂纹较宽时裂纹扩展速率明显加快.     

疲劳裂纹扩展中停留机制的考察

采用高精度局部柔度测量技术,对结构钢SM400进行两种阶梯式变载条件下的疲劳试验,考察疲劳裂纹扩展中迟滞回线的形态变化与裂纹停留的关系.基于循环载荷中柔度变化与裂纹开闭口以及裂纹尖端附近应力分布的关系,讨论不同载荷方式下裂纹停留的形成机制.结果表明,裂纹停留意味着循环加载过程中裂纹尖端既不形成拉伸塑性区,也不形成压缩塑性区.疲劳裂纹停留在最大载荷时的裂纹形态有"裂尖锐型"和"裂尖钝型".基于最大载荷和最小载荷后残留在裂纹表面的拉伸变形层确定载荷FRCPG和FRPG,能够获悉在最大和最小载荷时出现塑性区引起裂纹扩展的等价波形,可用于随机载荷波形的计数,为发展工程结构的剩余寿命预测提供一种理论依据.     

(Ⅰ+Ⅲ)复合型疲劳裂纹扩展研究

采用斜裂纹矩形梁四点弯曲试件对低合金转子钢在(Ⅰ+Ⅲ)复合型加载条件下裂纹的起始扩展特点、疲劳门槛限以及裂纹扩展行为作了研究,对所得到的规律进行了分析和讨论,并与(Ⅰ+Ⅱ)复合型疲劳裂纹扩展特点作了比较。     

腐蚀环境中的疲劳裂纹扩展

本文介绍了室温条件下2 1/4Cr-1Mo钢在1.1MPa氩气和最高压力达9.9MPa的氢气环境下的断裂疲劳特性及为防止氢致裂纹扩展而在氢气中加入的气体缓蚀剂对钢的疲劳裂纹扩展的影响。发现氧或一氧化碳对防止氢致裂纹扩展有很大作用。另外,还介绍了在人造海水介质中低碳钢焊接接头的腐蚀疲劳裂纹扩展特性。     

循环加载下金属薄膜的裂纹萌生行为及其微观机制的研究

金属薄膜广泛应用于大规模集成电路及微机电系统(micro-electro-mechanical systems,MEMS)设备中,循环加载下薄膜的可靠性至关重要.本研究在聚合物基体上制备不同厚度的铜薄膜.研究它们在循环加载下的疲劳裂纹萌生行为及其机制.实验结果表明,薄膜厚度影响薄膜的循环应变局部化和裂纹萌生行为.随薄膜厚度的减小,裂纹萌生从厚薄膜中的挤出诱发的疲劳开裂方式逐步转向较薄薄膜中的界面诱发的疲劳开裂方式.由于基体的约束,位错结构随薄膜厚度的变化是疲劳开裂行为变化的原因.     

氢对裂纹尖端塑性变形及裂纹扩展影响的TEM观察

利用透射电镜原位动态拉伸方法观察、分析氢对裂纹尖端塑性变形及裂纹扩展过程的影响。结果表明，氢促进裂纹尖端的局部塑性变形，改变裂纹扩展方式，并使裂纹以“Ｚ”字型的途径扩展。     

CRACK PROPAGATION BEHAVIOR AND LIFETIME PREDICTION IN ALUMINA AND ZIRCONIA

The lifetime prediction of ceramics is discussed on the basis of the relationship between stress intensity factorK1 and crack velocity ν. The effects of water environment, the cyclic loading and microstructure of material on K1-ν characteristics are studied by carrying out the crack growth tests by the double torsion (DT) method under the static andcyclic loading in both environments of air and water for alumina and zirconia. K1-ν characteristics determined by the double torsion method are used to predict time-to-failure under the cyclic loading of alumina and zirconia ceramics. The predictions agree qualitatively with the experimental results.     

2.25Cr—1Mo复杂应力状态下低周疲劳裂纹扩展规律研究

通过对2.25Cr-1Mo材料进行不同温度下的低周疲劳试验,并应用NHRDS有限元程序进行裂纹尖端各应力应变分量,各当量弹、塑性应变范围的计算,利用当量J积分范围,研究了该材料在复杂应力状态下的低周疲劳裂纹扩展规律,结果表明,在复杂应力状态下2.25Cr-1Mo材料的低周疲劳裂纹扩展速率可采用当量J积分范围进行表征。     

STUDY ON FATIGUE SHORT CRACK GROWTH LAW AND FATIGUE LIFE FOR MEDIUM CARBON STEELS

０ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＩｎｍｏｄｅｒｎｄｅｓｉｇｎ,ｉｔｉｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｔａｓｋｔｏｅｓｔｉｍａｔｅｆａｔｉｇｕｅｌｉｆｅｐｒｅｃｉｓｅｌｙ．Ｔｈｅｌａｗｓｏｆｆａｔｉｇｕｅｃｒａｃｋｉｎｉｔｉａｔｉｏｎａｎｄｇｒｏｗｔｈｍｕｓｔｂｅｋｎｏ...     

多轴疲劳裂纹扩展行为研究

利用扫描电镜对多轴比例和非比例加载下的疲劳试样的断口面和外表面进行扫描观测分析。根据薄壁管拉一扭复合加载试件断口附近表面观测结果,统计其裂纹扩展的位向,研究多轴疲劳裂纹萌生及扩展机理。研究表明,多轴疲劳裂纹主要是沿最大剪切平面或垂直于管形试样的轴线方向扩展。在多轴比例加载条件下,裂纹分布的分散性较小。在非比例加载条件下,随着相位差的增大,分散性增大。     

转轴裂纹扩展的可靠性分析

在Paris-Erdogan裂纹扩展模型的基础上,考虑裂纹扩展模型的随机参数影响,采用裂纹长度失效准则建立旋转机械转轴裂纹扩展的可靠性模型,应用随机摄动理论和Kronecker代数导出状态函数的前四阶矩,应用应力—强度干涉理论和四阶矩技术,确定转轴裂纹扩展的可靠度,并通过数值算例表明文中方法的有效性和实用性。     

高温疲劳短裂纹萌生与扩展的实验研究

对2．25Cr-1Mo合金钢进行高温疲劳表面短裂纹的观测试验，采用中断试验和复膜方法观测短裂纹萌生扩展的演化过程，研究短裂纹数密度和平均长度随循环次数及载荷条件的变化特征。结果表明，高温疲劳损伤是由晶界孔洞开始的，晶界孔洞相互联结合体形成细观组织短裂纹；短裂纹在接近应力轴垂直方向的晶界上随机萌生和扩展；在寿命前期和中期疲劳损伤以裂纹萌生为主要形式，寿命后期由于裂纹数目增多，裂纹间合体效果增强，促使主裂纹迅速形成和长大，从而导致最终的疲劳失效；加载应变范围越大或温度越高，裂纹萌生和扩展越快，寿命越短。