低周疲劳的损伤,损伤变量及测量法

材料在接近使用状态下的力学性能是估算工程构件寿命的基础。本文介绍低周疲劳损伤的物理意义和研究现状,通过对各种实验方法及结果的分析,指出标定损伤变量的重要性。     

中碳钢的低周疲劳寿命与塑性应变能

本文研究了中碳钢的低周疲劳寿命与塑性应变能之间的关系。结果表明,对于45钢拉压疲劳N_f=(W_f/ΔW)~(1/a)35钢扭转疲劳N_f=(U_f/ΔU)~(1/b)累积损伤规律∑(n_i/N_(if))~c=1     

TC4钛合金薄板及焊缝低周疲劳的损伤规律

对TC4钛合金薄板母材及其激光焊缝进行了低周疲劳损伤规律的理论分析和试验研究。在对应力疲劳不同周次后试样的拉伸性能进行测定及分析表明,残余伸长率对该材料的疲劳损伤较为敏感,可以作为表征其低周疲劳损伤的有效物理参量。结果表明,对TC4钛合金薄板母材,以残余伸长率定义的损伤变量初始值D0为0.037,损伤变量D随着循环周次的增加缓慢增加,当循环周次达寿命的90%后才进入快速增加阶段。连续损伤力学理论分析结果可以很好的解释TC4薄板的低周疲劳损伤规律,理论模型与实验结果吻合很好。而激光焊接接头试样中由于存在组织不均匀性及焊接缺陷,使得焊缝的低周疲劳损伤规律偏离了理论模型,由于焊缝中有气孔等缺陷的存在使得焊缝试样循环到寿命的1%时,初始损伤变量值即达到0.4,而且由于焊缝中心晶粒粗大使得循环周次达寿命的50%时损伤变量即开始快速增加。     

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．     

工业纯锆的低周疲劳特性及寿命预估

通过轴向对称应变控制法对工业纯锆的低周疲劳性能进行研究，讨论了工业纯锆的循环应力-应变响应、软硬化特性、累积滞后规律、疲劳寿命以及塑性应变能的影响。结果表明：在总应变幅大于0.5%时工业纯锆均表现出循环硬化；工业纯锆疲劳寿命满足Basquin-Coffin-Manson经验关系式，其过渡寿命为1548周；利用塑性应变能对疲劳损伤进行了有效评估，总应变幅度越低，滞回曲线面积越小，即塑性应变能越低，疲劳寿命越长；疲劳断口呈现明显的疲劳辉纹特征，随总应变幅的增加疲劳辉纹的数量减小宽度增加。     

GH3044的低周疲劳行为研究

研究了镍基高温合金GH3044在室温和600℃的低周疲劳行为,对循环应力-应变和应变寿命数据进行了分析,给出了GH3044合金在此温度下的疲劳参数.合金的循环应力响应行为在室温下呈现循环硬化而后软化的特征,而在600℃时呈现循环硬化的特征,原因在于循环变形过程中位错之间以及位错与析出相之间的相互作用.Coffin-Ma...     

管材高温低周疲劳实验方法及数据处理

采用径向应变控制法 ,在MTS880 /810试验机上用d 13mm× 1.5mm的单相α Ti合金管材 ,在 (35 0±1)℃下进行了 5个不同应变量的高温低周疲劳 (HTLCF)实验 ;记录了各自的循环应力—应变滞后环 ,得出了试样的循环响应特征和各试样的高温低周疲劳寿命。对实验数据按Coffin Manson公式拟合出疲劳曲线方程 ,从而绘出了该试材的Δεt— 2Nf 倍寿命关系曲线。考虑到低周疲劳数据的离散性 ,对其中的Δεt=1.0 %和Δεt=1.5 %两个应变量的各 6个试验数据按双参数Weibull分布进行了统计分析。     

基于连续损伤力学的高低周复合疲劳损伤

基于连续损伤力学(CDM)的经典损伤理论和不可逆热力学原理,分别对高周和低周疲劳载荷下的损伤演化模型进行了研究,进而推导出一个新的高低周复合疲劳损伤模型;将该模型编写为UMAT耦合到ABAQUS有限元分析软件中,实现了对缺口材料高低周复合疲劳损伤的模拟及裂纹萌生位置和萌生寿命的预测;同时研究了不同的高低周循环比对裂纹萌生寿命的影响.结果表明,裂纹容易在缺口根部应力集中处萌生;该模型考虑了高低周循环的交互作用,模拟计算结果更符合实际情况;同时通过研究发现高的循环比会使裂纹的萌生加速.     

铜合金疲劳过程中塑性应变幅的变化

采用自制的平面弯曲疲劳试验装置，进行振动频率为60Hz，应力幅值恒定，平均应力为零的疲劳试验，得到C1100P-1／4H纯铜和C2801P—1／4H黄铜疲劳过程中塑性应变幅与循环次数的关系。利用位错增殖和湮灭机制，推导出试验合金材料疲劳过程中的塑性应变幅的变化仅由可动位错密度和伯格斯矢量决定，而可动位错密度可被描述成疲劳循环数的函数，从而建立起了平面弯曲疲劳过程中塑性应变幅与循环次数的理论关系模型。利用该理论关系模型，对实验结果进行了回归分析，回归结果与实验吻合很好，表明该理论关系模型可用以预测材料的疲劳寿命。     

Cr—Mn—N不锈钢的低周疲劳

本文研究了Cr-Mn-N不锈钢的对称拉压低周疲劳行为。结果表明,在相同的总应变幅下,1050℃固溶处理比1250℃固溶处理的试样的疲劳寿命几乎高一倍。在所使用的应变幅(±0.4—±1.2%)范围内,循环到饱和后都观察到软化现象,而在低应变幅下较早到达饱和阶段。每周的平均能量损耗随应变幅的增加而增加,而试样全寿命的总能量损耗则随应变幅的增加而降低。疲劳试样断口的扫描电子显微镜观察表明,低温固溶处理的试样断口为穿晶和沿晶的混合型断裂,以穿晶为主,并有清晰的疲劳条纹。高温固溶处理的试样断口则以沿晶断裂为主。     

LOW CYCLE FATIGUE OF Cr-Mn-N STAINLESS STEEL

An investigation was conducted to examine the low cycle symmetric push-pull fatiguebehaviour of the Cr-Mn-N dual-phase stainless steel.Two groups of specimens,A and B,were used,they were solution treated at 1050 and 1250℃,respectively.The.fatigue life ofgroup A is almost twice as long as that of group B under the same total strain amplitude.Theenergy loss during the fatigue tests and the mophology of the fracture surfaces have been stu-died and discussed.     

低周疲劳损伤过程的自热温升变化特征

通过对低周疲劳过程中试样的自热温升红外测试,讨论了不同控制应变下,试样的温升变化规律及其表面的温度分布与循环数、控制应变水平及加载频率的关系。探讨了循环疲劳损伤与温升变化的对应关系及其能量变化规律。     

LOW CYCLE FATIGUE AND DEFORMATION BEHAVIOR IN AN 8090 Al-Li ALLOY

1.IntroductionAl-Liall0ysrepresentanewclass0flightweight,highmodulusandhighstrengtheconomica1structuralmaterials.Theref0re,theseall0ysareespeciallyattractivet0aero-nauticalandaer0spaceindustries.Tensilepr0pertiesandfracturet0ughnessinAl-Liall0ysaswellaseffectofprecipitates0nthemhavebeenextensivelyinvestigated[1w7].Fatiguefracture0fmaterialsacc0untsf0rthemaj0rity0fin-servicefailureinengineeringc0mpo-nents,andl0wcyclefatiguebehaviorisimportantforlifetimepredicti0ninpracticalalloys-Severalresea…     

LOW CYCLE FATIGUE AND CREEPFATIGUE BEHAVIOROF A HIGH TEMPERATURE ALLOY ON SMOOTH ANDNOTCHED SPECIMENS

１．ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＨｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｌｏｙｓａｒｅｏｆｔｅｎｕｓｅｄｉｎｔｈｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｏｆａｉｒｃｒａｆｔｅｎｇｉｎｅｓａｎｄｓｔｒｅａｍｔｕｒｂｉｎｅｓｏｆｐｏｗｅｒｐｌａｎｔｓ．Ｔｈｅｓｅｖｅｒｅｓｅｒｖｉｃ...     

45碳钢低周疲劳与应力循环棘轮失效的实验研究

对调质处理的45碳素结构钢进行了应变循环低周疲劳实验以及应力控制棘轮失效实验．对于前者进行了带平均应变和不带平均应变的实验,以研究平均应变对低周疲劳特性的影响;对于后者研究了平均应力和应力幅值对棘轮失效的影响．应变循环实验表明：平均应变对循环饱和行为以及低周疲劳循环失效圈数并没有明显的影响,但对材料的循环初期循环塑性行为有影响．棘轮失效实验结果表明：当应力幅值较大而平均应力较小时,材料的棘轮失效主要归于较大塑性应变幅值引起的低周疲劳破坏;当平均应力较大而应力幅值相对较小时,材料的棘轮失效主要归于较大的棘轮应变引起的材料韧性破坏,其失效准则可以用最大单调极限应变来表征．     

A537钢在3.5%NaCl溶液中低周腐蚀疲劳的裂纹萌生

利用三电极技术研究了Ａ５３７低合金钢在３．５％ＮａＣｌ活化体系中的低周腐蚀疲劳的裂纹萌生行为．结果表明，应变速率越小，或者应变幅越大，裂纹萌生寿命越短；阳极极化和强阴极极化可以大大缩短裂纹萌生寿命，阴极保护条件下的裂纹萌生寿命与空气中的相似．裂纹主要在软的铁素体内萌生，然后穿过珠光体连接．剧烈的阳极溶解破坏了表面形变形貌，阴极析氢导致表面产生许多小裂纹．     

HEAT ENERGY DISSIPATION IN FATIGUE DAMAGE PROCESS

Using the dissipated energy as an essential parameter,the energy dissipative structure in pro-cess of fatigue damage of materials has been established.Through thermodynamic analysis forirreversible energy dissipation in fatigue damage process,the heat dissipative variations incyclic loading process as well as in a cycle have been systematically studied on the basis of lowcycle fatigue tests and infrared measurement of self-heating thermography.Meanwhile,thecyclic hysteresis energy and efficient energy dissipation (stored energy) have been proposedduring fatigue damage process.     

8090Al—Li合金的低周疲劳行为

研究了不同热处理状态８０９０Ａｌ－Ｌｉ合金的循环疲劳与断裂行为。结果表明，相同时效状态合金的循环应力随应变幅的增加而提高，低应变幅下时效状态影响较小；随应变幅的提高，时效状态的影响增强，合金出表现出的循环硬化，软化以及低周疲劳性能与位错组态，沉淀相的尺寸，晶界ＰＦＺ的形成和断口形貌密切相关。