热机械疲劳

摘要： 针对液体火箭发动机再生冷却推力室内壁结构多发的“狗窝”失效问题,仿真再现循环载荷下塑性应变累积的棘轮效应,并定量分析其对推力室内壁结构寿命的影响。对推力室内壁进行三维传热分析,在传热分析结果的基础上对该结构在循环载荷下的应力应变演化进行非线性平面应变有限元分析。根据有限元分析结果,对内壁结构的棘轮效应展开描述并计算棘轮损伤,分别使用Morrow修正模型、Norton蠕变模型计算其低周疲劳损伤及蠕变损伤。基于Miner线性累积损伤理论,提出了综合考虑棘轮损伤、低周疲劳损伤及蠕变损伤的推力室内壁结构寿命预估方法。结果表明:喉部附近内壁下表面中点处会最先失效破坏,推力室内壁结构使用寿命为33次;在导致该点的总损伤中,棘轮损伤、蠕变损伤和低周损伤分别占比52%、32%和16%,说明了棘轮效应是导致推力室结构失效的主要原因。所提研究方法对液体火箭发动机再生冷却推力室结构的寿命定量分析、优化设计及未来可重复使用火箭发动机设计提供重要的工程参考。

摘要： 笔者考虑模具工艺参数和服役性能,全面分析模具服役过程中在热力耦合作用下,热机械疲劳过程的力学行为、寿命行为和损伤行为;探索各关键参数对模具综合性能的影响,利用有限元分析方法确定模具优化分析方向并完成模具结构优化;进行功能可靠性理论建模,采用Monte Carlo法进行可靠度数值模拟求解,通过可靠性综合模糊评价得到热成型模具可靠度综合评价值。同时提出热成型模具可靠性试验流程,为模具可靠性试验提供依据。研究结果表明,该方法可有效提高模具设计质量,保证模具的使用寿命,对降低制品生产成本、提高设备生产率和企业竞争力有着显著的理论价值和工程意义。

摘要： 焦炭塔在运行过程中承受热-机械载荷联合作用,其安全可靠性至关重要.每个生产周期,塔内温度从室温到490°C左右循环变化.一般认为,由于温度变化产生的热应力是焦炭塔结构失效的主要原因.本文从焦炭塔典型材料热机械疲劳性能、形变检测、有限元模拟和热机械疲劳寿命评价方法等几方面对焦炭塔热机械疲劳寿命评估研究进展进行了评述,并对国内外的相关研究进行了比较,指出了亟待解决的问题,本文可以为焦炭塔的寿命评估提供指导和参考.

摘要： 针对某型汽车催化器端盖开裂问题,通过材料金相分析和模拟仿真分析,考虑排气系统的高温影响,发现在高温工况下材料的力学性能下降,导致了零件热疲劳强度降低,零件的等效塑性应变增量超过推荐值1%,并找到了构件断裂的主要原因。因此温度对排气系统的排气系统设计的影响不可忽视,热疲劳分析能够有效的提升重要零件的开发效率。

摘要： 针对某型汽车催化器端盖开裂问题,通过材料金相分析和模拟仿真分析,考虑排气系统的高温影响,发现在高温工况下材料的力学性能下降,导致了零件热疲劳强度降低,零件的等效塑性应变增量超过推荐值1％,并找到了构件断裂的主要原因.因此温度对排气系统的排气系统设计的影响不可忽视,热疲劳分析能够有效的提升重要零件的开发效率.

摘要： 通过有限元方法对发动机可靠性试验中出现的排气歧管断裂故障进行了高温模态、高温应力强度和运行疲劳寿命计算,指出了失效原因,并对各种设计改进方案进行了评估,得到了满足强度要求的设计方案.试验表明,所采用的分析方法是有效和可靠的.

摘要： 某直列6缸增压柴油机,在台架耐久试验中,排气歧管出现了开裂问题.采用FEA与CFD相结合的方法,对开裂样件进行了耦合分析.应力-应变分析显示,样件在高塑性应变区发生了开裂,即开裂的主要原因为塑性变形,主要失效于热机疲劳.基于等效塑性应变,对排气歧管的开裂部位进行了结构优化.结果表明:优化后的排气歧管顺利通过了发动机台架的各项考核,具有较好的耐久性能.

摘要： 对H13钢进行等温疲劳和热机械疲劳试验,对比研究了其在不同应变幅(0.7%,0.9%和1.1%)下的疲劳行为。结果表明:拉压对称的H13钢等温疲劳应力应变滞后回线关于原点对称,而热机械疲劳滞后回线不对称;H13钢在等温疲劳和热机械疲劳过程中持续循环软化,循环软化过程可大致分为初始不稳定、持续软化和失效3个阶段;应变幅越大,疲劳试样截面主裂纹根部宽度越大、扩展长度越长;相同应变幅下等温疲劳试样裂纹数量更多,主裂纹根部宽度更大,但主裂纹长度远低于热机械疲劳试样的;相同应变幅下等温疲劳试样回复现象更为明显,碳化物数量更多、尺寸更大。

摘要： 对E319铸铝合金进行了等温疲劳及热机械疲劳试验研究,并对E319铸铝合金断口进行扫描电镜(SEM)分析.结果 表明:热机械疲劳时E319铸铝合金的平均应力呈压应力.等温疲劳时断口为微孔聚集型断裂,热机械疲劳时断口表现为准解理断裂,热机械疲劳寿命远低于等温疲劳寿命.与镍基高温合金、钛铝合金相比,E319铸铝合金表现出不同的热机械疲劳循环应力应变特性和循环应力响应特性,由于温度和应力松弛的影响,迟滞回线的两端出现“弯勾”形状,并且在断裂前出现强烈的循环硬化行为.

摘要： 对IN718镍基高温合金进行温度循环为350～650°C及不同应变幅条件下的同相(IP)和反相(OP)热机械疲劳试验;比较同相和反相的热机械疲劳循环应力响应行为、滞后回线以及疲劳寿命;运用金相显微镜、扫描电子显微镜对材料的微观结构以及断口特征进行分析.结果表明:IN718合金的热机械疲劳应力-应变滞后回线最大拉应力与压应力不对称,表明合金在350～650°C范围内高温时抵抗变形阻力较小;合金的循环应力响应行为在低应变幅的同相热机械疲劳的高温半周呈现循环硬化现象,其余情况均为循环软化现象;合金的同相热机械疲劳寿命明显低于反相热机械疲劳寿命,合金热机械疲劳寿命在应变幅超过0.6％的条件下符合Coffin-Manson方程,在应变幅0.4％的情况下实际疲劳寿命值偏高;IN718合金的同相热机械疲劳的疲劳源处断口为沿晶断裂,反相热机械疲劳的为穿晶断裂,裂纹扩展区和瞬断区均为韧窝断裂.

摘要： 在管状镍基高温合金试样表面采用大气等离子喷涂(APS)制备了NiCrA1Y粘结层,然后在此基础上制备了7％Y2O3-ZrO2陶瓷热障涂层.在450-850°C温度范围对热障涂层材料系统(TBCs)进行了机械应变控制的热机械疲劳(TMF)试验.结果表明:TBCs在反相位(OP)条件下的TMF寿命比在同相位(IP)条件下的短.通过对失效后的试样观察分析表明,两种相位条件下TBCs界面损伤和开裂方式不同,这是由不同相位下涂层实际承受不同应变所致.

摘要： 本文对新型高温钛合金Ti-60在热机械疲劳条件下的循环应力响应行为进行了研究.实验发现,热机械疲劳条件下,该合金循环应力响应行为对应变幅和峰、谷值温度有很强的依赖性.TEM观察表明,应变幅对该合金循环应力响应行为的影响与不同应变幅下材料变形的均匀程度以及变形过程中产生的滑移带数量有关,而峰、谷值温度下循环应力响应行为的不同则归因于温度对位错运动的热激活程度的不同.

摘要： 研究了新型Cr-Ni-Mo铸造热作模具钢在应力控制下的热机械疲劳寿命、应力应变向应以及疲劳断裂特征.实验中发现,在相同的应力幅下,同相热机械疲劳寿命低于上限温度的等温疲劳寿命;在疲劳过程中,热作模具钢发生了循环软化和和沿着拉伸方向的循环蠕变,热作模具钢的热机械疲劳裂纹往往穿晶萌生,沿晶扩展.

摘要： 研究了铸造Ti-46.5Al-5Nb合金温度在200-600°C之间三角波和温度在300-700°C之间梯形波的热机械疲劳(TMF)行为.并通过SEM技术分析了不同波形对合金热机械疲劳行为的影响.结果表明,随着应力的提高,合金的疲劳寿命降低,而合金的疲劳寿命随着温度的提高和持续时间的增加而增加.

摘要： 研究了Ti-62222合金在200-400°C内不同机械应变幅的热机械疲劳(TMF)行为和等温疲劳(IF)行为.结果表明,200°C的IF寿命高于400°C的IF寿命,同相位的TMF寿命高于反相位的TMF寿命.IF寿命与TMF寿命对比,同相位的TMF寿命高于200°C的IF寿命,反相位的TMF寿命高于400°C的IF寿命.在不同应变幅下,TMF应力响应曲线和IF应力响应曲线不同.SEM断口和纵向剖面金相观察表明,穿晶断裂是主要破坏方式.

摘要： 分析了一起涡轮螺旋桨发动机涡轮导向器内环多处裂纹故障。通过对裂纹断口进行的宏、微观观察，组织和硬度检查，能谱的半定量分析和综合分析，结果显示，导向器内环裂纹性质为热机械疲劳(TMF)，疲劳裂纹起源于叶型槽孔角处。叶型槽孔角加工质量小佳，存在应力集中，是造成内环疲劳裂纹的主要原因；大修时叶型槽局部补焊降低了材料的热疲劳抗力，对裂纹的萌生和扩展也有影响。

摘要： 本文研究了铸态Ti-46.5Al-5Nb合金的热机械和等温疲劳行为.结果表明,由于氧化和峰值应力的影响,反相热机械疲劳的寿命要远远低于同相.等温疲劳中,温度对疲劳的影响表现出较大的差异.650°C时,疲劳寿命最长;800°C次之;500°C时,寿命最短.

摘要： 气缸盖在工作中受到低周热疲劳损伤、高周热疲劳损伤和蠕变损伤,其寿命和可靠性是发动机的重要指标。用热-结构顺序耦合分析方法计算了气缸盖的温度场和应力场,分析了气缸盖上危险点在10个启动-工作-停车循环的弹性应变,塑性应变和蠕变应变,从理论上证明了影响气缸盖寿命的主要因素是低周热疲劳损伤,启动次数是其最主要的寿命指标。蠕变不影响低周热疲劳的应力幅,只是使循环中的平均应力增加。高温下松弛与蠕变同时发生,降低了平均应力的增长速度。经历有限个循环,平均应力基本稳定。因此把发动机气缸盖的蠕变-低周热疲劳等效为一定应力幅和平均应力的热-机械疲劳。最后用标准试样的热。机械疲劳试验预测了发动机气缸盖的使用寿命(可承受的最大启动次数)。

摘要： 气缸盖在工作中受到低周热疲劳损伤、高周热疲劳损伤和蠕变损伤,其寿命和可靠性是发动机的重要指标。用热-结构顺序耦合分析方法计算了气缸盖的温度场和应力场,分析了气缸盖上危险点在10个启动-工作-停车循环的弹性应变,塑性应变和蠕变应变,从理论上证明了影响气缸盖寿命的主要因素是低周热疲劳损伤,启动次数是其最主要的寿命指标。蠕变不影响低周热疲劳的应力幅,只是使循环中的平均应力增加。高温下松弛与蠕变同时发生,降低了平均应力的增长速度。经历有限个循环,平均应力基本稳定。因此把发动机气缸盖的蠕变-低周热疲劳等效为一定应力幅和平均应力的热-机械疲劳。最后用标准试样的热。机械疲劳试验预测了发动机气缸盖的使用寿命(可承受的最大启动次数)。

摘要： 气缸盖在工作中受到低周热疲劳损伤、高周热疲劳损伤和蠕变损伤,其寿命和可靠性是发动机的重要指标。用热-结构顺序耦合分析方法计算了气缸盖的温度场和应力场,分析了气缸盖上危险点在10个启动-工作-停车循环的弹性应变,塑性应变和蠕变应变,从理论上证明了影响气缸盖寿命的主要因素是低周热疲劳损伤,启动次数是其最主要的寿命指标。蠕变不影响低周热疲劳的应力幅,只是使循环中的平均应力增加。高温下松弛与蠕变同时发生,降低了平均应力的增长速度。经历有限个循环,平均应力基本稳定。因此把发动机气缸盖的蠕变-低周热疲劳等效为一定应力幅和平均应力的热-机械疲劳。最后用标准试样的热。机械疲劳试验预测了发动机气缸盖的使用寿命(可承受的最大启动次数)。

摘要： 本发明涉及一种热机疲劳试验方法及使用该方法的热机疲劳试验机，热机疲劳试验机包括机架，机架上设置有用于安装模拟凸模的凸模安装座、用于安装模拟凹模的凹模安装座和用于驱动凹模安装座与凸模安装座产生相对运动以使模拟凸模和模拟凹模对坯料施压的驱动装置，试验机还包括用于对坯料加热的加热装置、用于向加热装置连续送料的供料装置、用于将加热后的坯料送入模拟凸模和模拟凹模之间和用于将受压完成的坯料从模拟凸模和模拟凹模之间卸下的上下料装置，满足了坯料的实际成型过程中，先加热，而后移动到模具上，并通过凹模和凸模的相互挤压作用成型，完整而有效的满足了热作模具的实际的服役工况，能够精准的测试出热作模具的热机疲劳结果。

摘要： 用于检测电气保险丝(100、200、352)中的热机械应变疲劳的系统和方法包含控制器(362)，所述控制器被配置为在保险丝(100、200、352)连接到通电的电力系统的时间周期内监测(722)至少一个保险丝疲劳参数，并且基于所述监测到的至少一个保险丝疲劳参数，所述控制器(722)进一步被配置为确定(726、728)保险丝元件的已消耗使用寿命或保险丝元件的剩余使用寿命中的至少一个。

摘要： 本发明涉及一种热机疲劳试验方法及使用该方法的热机疲劳试验机，热机疲劳试验机包括机架，机架上设置有用于安装模拟凸模的凸模安装座、用于安装模拟凹模的凹模安装座和用于驱动凹模安装座与凸模安装座产生相对运动以使模拟凸模和模拟凹模对坯料施压的驱动装置，试验机还包括用于对坯料加热的加热装置、用于向加热装置连续送料的供料装置、用于将加热后的坯料送入模拟凸模和模拟凹模之间和用于将受压完成的坯料从模拟凸模和模拟凹模之间卸下的上下料装置，满足了坯料的实际成型过程中，先加热，而后移动到模具上，并通过凹模和凸模的相互挤压作用成型，完整而有效的满足了热作模具的实际的服役工况，能够精准的测试出热作模具的热机疲劳结果。

摘要： 一种基于等温疲劳和蠕变疲劳的多轴热机械疲劳寿命预测方法，涉及机械设计疲劳强度领域。该方法的步骤为:(1)找到最大剪切应变幅所在的平面，即临界面；计算等效温度；求解在一个循环下的等温疲劳损伤；通过应力‑应变本构关系或者迟滞回线获取一个稳定循环载荷下的轴向应力‑时间历程和相应的温度‑时间历程并分割成适当的份数，计算每一份蠕变损伤，累加得到一个稳定循环载荷下的蠕变损伤；确定相位角参数后，计算等温疲劳损伤与蠕变损伤之间的交互损伤；累加得到一个循环载荷下的热机械疲劳损伤。结果说明该方法能较好的预测多轴横幅热机械疲劳寿命。

摘要： 本发明公开了一种金属材料基于低周疲劳的热机械疲劳寿命预测方法，属于材料科学与工程应用技术领域。该方法首先建立金属材料热机械疲劳滞回能与同材料恒温(热机疲劳上限温度)低周疲劳滞回能定量关系，即两种疲劳滞回能差值与机械应变为线性关系，然后通过能量法进行寿命预测。该方法可以通过少量低周疲劳和热机械疲劳实验测试，即可实现不同机械应变的热机械疲劳寿命准确预测。该方法有效的降低了热机械疲劳寿命预测所需实验量，极大程度节约了时间、金钱和人力成本，且具有较高准确度，可以广泛应用于燃机叶片、内燃机缸盖和活塞等高温合金和耐热金属材料的热机械疲劳寿命预测。

摘要： 本发明公开了一种基于Kf法的缺口件多轴恒幅热机械疲劳寿命预测方法，该方法能够考虑在多轴恒幅热机械加载下缺口对疲劳寿命的影响，即缺口对损伤机制的影响，包括缺口分别对疲劳损伤、氧化损伤、蠕变损伤的影响。通过多轴等温恒幅载荷下的缺口件根部的应力应变历程计算随温度变化的疲劳缺口系数Kf,将随温度变化的Kf结合名义应力载荷谱增量，进而计算得到缺口根部的应力应变历程。采用该方法计算得到的缺口件多轴恒幅热机械疲劳寿命预测结果与试验结果对比误差分散在3倍带之内，这对实际工程构件寿命的准确预测具有重要的意义。

摘要： 一种基于等温疲劳和蠕变疲劳的多轴热机械疲劳寿命预测方法，涉及机械设计疲劳强度领域。该方法的步骤为:(1)找到最大剪切应变幅所在的平面，即临界面；计算等效温度；求解在一个循环下的等温疲劳损伤；通过应力‑应变本构关系或者迟滞回线获取一个稳定循环载荷下的轴向应力‑时间历程和相应的温度‑时间历程并分割成适当的份数，计算每一份蠕变损伤，累加得到一个稳定循环载荷下的蠕变损伤；确定相位角参数后，计算等温疲劳损伤与蠕变损伤之间的交互损伤；累加得到一个循环载荷下的热机械疲劳损伤。结果说明该方法能较好的预测多轴横幅热机械疲劳寿命。

摘要： 本发明公开了一种金属材料基于低周疲劳的热机械疲劳寿命预测方法，属于材料科学与工程应用技术领域。该方法首先建立金属材料热机械疲劳滞回能与同材料恒温(热机疲劳上限温度)低周疲劳滞回能定量关系，即两种疲劳滞回能差值与机械应变为线性关系，然后通过能量法进行寿命预测。该方法可以通过少量低周疲劳和热机械疲劳实验测试，即可实现不同机械应变的热机械疲劳寿命准确预测。该方法有效的降低了热机械疲劳寿命预测所需实验量，极大程度节约了时间、金钱和人力成本，且具有较高准确度，可以广泛应用于燃机叶片、内燃机缸盖和活塞等高温合金和耐热金属材料的热机械疲劳寿命预测。

摘要： 本发明的目的在于提供一种涡轮叶片梯形波热机械疲劳试验寿命预测方法，根据材料承受热机械载荷下的损伤机制，分别求出纯机械的低周疲劳损伤，持久蠕变损伤(包含加载阶段、保载阶段、卸载阶段)。利用线性累积损伤原理，计算单个循环的低周与蠕变交互的热机械疲劳损伤，进而预测涡轮叶片的寿命。本发明计算简单，利用材料手册现有的数据，适用范围广。

摘要： 本发明涉及一种单晶涡轮叶片扰流柱部位热机械疲劳模拟件设计方法，步骤为：(1)基于外场服役、试车试验或有限元仿真确定单晶涡轮叶片最危险的扰流柱；(2)针对最危险的扰流柱，提取形状、尺寸特征参数，如扰流柱直径、倒角大小、壁厚等；(3)在保证危险部位几何相同/相似的条件下，初步设计模拟件形状；(4)通过调整、优化模拟件的尺寸，使得模拟件危险部位最大Schmid应力幅值在危险路径方向临界距离范围内与真实叶片扰流柱危险部位一致；(5)模拟件加工工艺与真实涡轮叶片相同，其微观组织与考核部位尽量保持一致，考虑到叶片第二晶向不确定性的，模拟件应涵盖至少6种不同第二晶向，最大与最小第二晶向之差不小于40°。