疲劳裂纹扩展速率

摘要： 比较了26mm厚30CrMnSiNi2A超高强度钢电子束焊接头的母材、热影响区和焊缝区的疲劳裂纹扩展速率。试验结果表明,母材的抗疲劳裂纹扩展性能最好;热影响区抗疲劳裂纹扩展性能相对较弱;焊缝区的抗疲劳裂纹扩展性能接近母材。分别观察了母材、热影响区和焊缝区3个区域疲劳试样的断口形貌,发现接头各区域均呈现多源启裂特征,在稳定扩展区域和快速扩展区域均发现疲劳条纹。在接头3个区域最后失稳断裂区域均发现大量韧窝,呈现韧性断裂特征。通过光镜和扫描电镜观察了接头3个区域的显微组织特征,发现接头各区域在光镜和扫描电镜下的显微组织差异较小,均为回火马氏体。

摘要： 为研究服役后API 5L X56钢海底输油双层管道的腐蚀疲劳裂纹扩展速率(FCGR),分别在海水和空气环境下对管道上截取的标准紧凑拉伸(CT)试样进行不同应力比(R=0.1、0.2、0.3、0.4、0.5)的疲劳裂纹扩展(FCG)试验。稳定裂纹扩展初期,在给定的应力强度因子幅值(ΔK=35 MPa·m^(0.5))下,服役后X56钢在海水环境下的疲劳裂纹扩展速率(d a/d N)约为空气中的1.64倍;随着ΔK的增大,海水腐蚀作用越来越小。综合分析应力比对海水环境下X56钢的疲劳裂纹扩展曲线的影响,结果发现:应力比对裂纹稳定扩展初期阶段的疲劳裂纹扩展速率影响较大,低应力比(R=0.1、0.2、0.3)对裂纹稳定扩展中间稳定阶段的疲劳裂纹扩展速率影响较小,高应力比(R=0.4、0.5)状态下裂纹稳定扩展整个阶段的腐蚀疲劳裂纹扩展速率明显提高。扫描电镜下CT试样的疲劳断口均为穿晶型断裂。海水腐蚀环境中,随着应力比的增大,解理断裂形成的解理台阶的晶面面积和高度差逐渐减小,疲劳断口越来越平坦,疲劳裂纹扩展方式由撕裂型向解理型进行转变。

摘要： 为了优化贝氏体钢轨强韧性,降低热轧态疲劳裂纹扩展速率,采用Nb、V、Ti复合微合金化方法生产了贝氏体钢轨。结果表明,复合微合金化的钢轨微观组织得到细化,热轧钢轨的强韧性得到改善,抗回火稳定性提高;热轧态微合金化贝氏体钢轨疲劳裂纹扩展速率能够达到未微合金化回火处理贝氏体钢轨的水平,细化贝氏体钢轨组织能有效提高热轧态贝氏体钢轨抗疲劳断裂性能。

摘要： 本文针对Q500D厚钢板及其焊接接头进行了疲劳裂纹扩展速率对比分析,并测试了Q500D焊接接头的裂纹扩展门槛值,得到了水电机组进行焊接结构精确寿命计算所需要的关键计算参数。为水电机组深入挖掘Q500D厚钢板材料潜能,提高机组的寿命计算能力,提供了重要依据。

摘要： 采用疲劳裂纹扩展试验、扫描电镜准原位观察等方法,研究了不同粉尘(扬尘和煤尘)颗粒对7N01-T6铝合金疲劳裂纹扩展行为的影响机理。结果表明:在应力比0.1、应力强度因子范围小于18 MPa·m^(1/2)的裂纹扩展阶段,扬尘和煤尘颗粒环境下铝合金的疲劳裂纹扩展速率明显低于空气环境下,且煤尘颗粒环境下的裂纹扩展速率最低,这是由于煤尘颗粒的尺寸明显大于扬尘颗粒,加剧裂纹闭合效应所致;随着应力比增至0.5后,粉尘颗粒环境下的疲劳裂纹扩展速率与空气环境下的差异减小,这与裂纹闭合效应随应力比增加而弱化有关;粉尘颗粒增加了裂纹闭合间隙,促进裂纹闭合效应,同时导致裂纹尖端产生大量的滑移带以及微裂纹,极大消耗扩展能量,从而降低裂纹扩展速率。

摘要： 本文针对深海载人潜水器耐压壳用钛合金,开展疲劳性能试验研究,得到该类型钛合金的室温断裂韧性,载荷比R=0.1下的疲劳裂纹扩展门槛值及疲劳裂纹扩展速率,基于选用的疲劳裂纹扩展预报模型,对载荷比R=0.1下的钛合金疲劳裂纹扩展行为进行了预报研究.结果 表明:在载荷比不变的前提下,应力强度因子范围是疲劳裂纹扩展速率的主要影响因素,应力强度因子范围的增加会导致疲劳裂纹扩展速率增加;考虑小裂纹效应的疲劳裂纹扩展预报模型可对钛合金的疲劳裂纹扩展行为进行准确预报.

摘要： 为了研究20CrMnTi齿轮钢的疲劳裂纹扩展问题,首先,将材料20CrMnTi制成紧凑拉伸试样,在疲劳拉伸试验机上进行载荷比R=0.3的疲劳裂纹扩展试验;然后,应用数值模拟软件Abaqus对疲劳裂纹扩展过程进行数值模拟。结果表明,数值模拟结果和试验结果具有相同的变化趋势,二者的差别在误差允许范围内;数值模拟方法能够很好地描述紧凑拉伸试样疲劳裂纹扩展过程。为20CrMnTi齿轮钢疲劳裂纹扩展过程及疲劳寿命的研究提供了一种有效的试验和模拟分析方法。

摘要： 广泛用于大容积无缝高压储氢容器制造的铬钼钢4130X,在高压氢环境下面临着因高压氢脆引起的力学性能劣化现象,对4130X储氢容器的安全运行产生极大威胁.课题组利用研发的高压氢环境材料耐久性试验装置,对4130X在50 MPa氢环境下的疲劳裂纹扩展速率和断裂韧度开展试验研究.结果表明:相比于空气下,4130X在50 MPa氢环境下的疲劳裂纹扩展速率加快了约10～16倍,断裂韧度降低了约71.1%.4130X储氢容器的疲劳设计应考虑高压氢脆对材料断裂力学性能的劣化作用.

摘要： 采用Q345钢制作成紧凑拉伸试样,并在裂纹萌生后进行超载.通过疲劳裂纹扩展试验,研究高超载比超载对疲劳裂纹扩展速率的影响,分析其延寿机理.研究发现:较高的超载比使试样引入了残余压应力,使得有效应力强度因子降低至应力强度因子门槛值附近.可以降低疲劳裂纹扩展速率,抑制裂纹扩展,延长试样的疲劳寿命,通过此方法提高了含裂纹结构的使用寿命.

摘要： 为了研究温度与应力比对航空铝合金疲劳裂纹扩展行为的影响,利用电液伺服疲劳试验机对6061铝合金材料开展了不同温度(室温、-70、150°C)、应力比(0.1、0.5)条件下的疲劳裂纹扩展速率试验,获得不同条件下的疲劳裂纹扩展速率曲线,揭示温度与应力比对疲劳裂纹扩展的影响规律。结果表明,在相同应力比下,室温与高温150°C下的疲劳裂纹扩展速率曲线(da/dN-ΔK)基本一致,低温-70°C下的疲劳门槛值与疲劳裂纹扩展速率明显提高,这表明低温环境下6061铝合金材料具有较高的抗疲劳裂纹扩展性能;在相同温度下,随着应力比的增大,疲劳门槛值降低,疲劳裂纹扩展速率升高。讨论了温度与应力比对疲劳裂纹扩展行为影响的可能原因。

摘要： 对于高速列车用6XXX铝合金材料,设计不同宽度的标准中心裂纹拉伸M(T)试样,进行疲劳裂纹扩展速率实验,比较了试样尺寸对概率疲劳裂纹扩展速率测试结果的影响.借助单侧容限因数k,给出具有不同置信度、不同可靠度的疲劳裂纹扩展速率拟合方程和P-da/dN-△K拟合曲线.为了更合理地反映材料性能分散性对疲劳裂纹扩展速率和疲劳裂纹扩展寿命的影响,提出两种拟合疲劳裂纹扩展速率概率分布特征的统计处理方法.与传统概率疲劳裂纹扩展速率曲线统计分析方法比较可见,本文提出的新统计分析方法得到的拟合曲线能够更客观地反映裂纹扩展速率的概率分布.

摘要： 对于高速列车用6XXX铝合金材料,设计不同宽度的标准中心裂纹拉伸M(T)试样,进行疲劳裂纹扩展速率实验,比较了试样尺寸对概率疲劳裂纹扩展速率测试结果的影响.借助单侧容限因数k,给出具有不同置信度、不同可靠度的疲劳裂纹扩展速率拟合方程和P-da/dN-ΔK拟合曲线.为了更合理地反映材料性能分散性对疲劳裂纹扩展速率和疲劳裂纹扩展寿命的影响,提出两种拟合疲劳裂纹扩展速率概率分布特征的统计处理方法.与传统概率疲劳裂纹扩展速率曲线统计分析方法比较可见,本文提出的新统计分析方法得到的拟合曲线能够更客观地反映裂纹扩展速率的概率分布.

摘要： 设计制作了高温加热炉及其自控系统，建立了电位法测疲劳裂纹长度的关系式，在MTS810材料试验机上实现了高温疲劳裂纹扩展速率试验.试验结果表明高温系统工作稳定，温度场均匀，控温精度高、稳定性强；电位法测量高温疲劳裂纹的关系式，测量精度高，可满足金属材料高温疲劳裂纹扩展速率标准试验方法的要求.

摘要： 研究了热处理制度对Ti-6Al-4VELI钛合金厚板显微组织及力学性能尤其是损伤容限性能的影响。研究表明：板材经普通退火、α+β相区固溶时效处理后其显微组织呈网篮状，这种组织具有较高的拉伸性能，但抗疲劳裂纹扩展能力较差。而经β相区固溶时效处理后，得到的显微组织为具有粗大原始β晶粒的魏氏组织，这种组织的拉伸塑性较低，但具有较高的断裂韧性和较低的疲劳裂纹扩展速率。通过对疲劳裂纹扩展断口及扩展路径的观察，分析了厚板显微组织对疲劳裂纹扩展速率的影响。

摘要： 基于断裂力学方法开展了1Cr18Ni9Ti 导管TIG 焊对接结构的损伤容限分析,在测试其母材和TIG 焊接头拉伸性能、断裂韧度和疲劳裂纹扩展速率的基础上,分析其失效模式,确定损伤容限ac .研究结果表明:1Cr18Ni9Ti 导管TIG 焊对接结构在工况振动载荷下,损伤容限ac 为0.9mm，导管失效形式为裂纹穿透导管壁厚而导致的泄露.

摘要： 针对ZrGMn13履带板在使用过程中的缺陷,提出了履带板新材料的设计理念应以降低奥氏体稳定性为目的.以此为根据对其成分进行了设计,确定其牌号为ZGMn8CrMo.对新材料的强化性能和裂纹扩展速率进行了测试,并与ZGMn13进行了比较.经过实际道路的考核试验,新材料的强化系数最高可到250％以上,而ZGMn13的强化系数最高为150％.新材料的疲劳裂纹扩展速率也要明显低于ZGMn13.从两种材料的强化机制上对其性能差别进行了分析,ZGMn13的强化机制以加工硬化为主,而ZGMn8CrMo除了奥氏体锰钢固有的加工硬化特性外,还有应变诱发马氏体相变强化.

摘要： 金属材料的高温疲劳裂纹扩展速率试验，关键问题是在高温环境下精确测量试样的裂纹长度。本文发展了一套针对CT试样的高温柔度测试方法，并采用该方法完成了镍铬合金焊接材料350°C下的疲劳裂纹扩展速率试验。对于包含两种不同材料的CT试样，其等效弹性模量受弹性模量比b、尺寸比m和裂纹长度的影响，但是无法获得裂纹长度关于弹性模量、弹性模量比、尺寸比、柔度C等变量的显示表达。本文提出了一种修正裂纹长度的方法，经修正后的裂纹长度更加接近真实值，其相对于真实裂纹长度的误差均低于1％。最后获得了镍铬合金焊料在350°C下的Paris律。

摘要： 应用软件FCG(MTS Fatigue Crack Growth TestWare)采用七点递增多项式局部拟合的方法,计算疲劳裂纹扩展速率da/dN,导致计算值分散度很大。经过详细分析,提出采用正交多项式的线性组合作为疲劳裂纹长度a与载荷循环数N之间关系的拟合目标函数,再用直接求导的方法计算da/dN。这样减小了da/dN的分散度,提高了Paris公式参数拟合和门槛值计算的精度。

摘要： 随着铁路向高速化的发展,对钢轨的质量提出了更高要求.《EN铁路用钢轨标准》中断裂韧性、裂纹扩展速率和金属轴向疲劳性能指标已先后被世界上很多国家采纳和应用,作为国际招标的标准.本文主要针对包钢生产出口900A钢轨和BNbRE高速轨的断裂韧性、裂纹扩展速率和金属轴向疲劳性能进行研究.

摘要： 研究了两种β工艺(β退火和β锻造)下Ti-6Al-2zr-2V-1.5Mo ELI钛合金的显微组织、室温拉伸性能和损伤容限性能。结果表明：两种β工艺下，棒材的显微组织均为不含有初生α的集束状片层组织，而β锻造棒材的α片层相对较厚；两种β工艺均可获得高的损伤容限性能，β锻造棒材的室温强度和断裂韧性较高，但β退火棒材的室温塑性、冲击韧性和疲劳裂纹扩展抗力较高。这也说明，α片层厚度的增加，可提高断裂韧性，但会降低疲劳裂纹扩展性能。

摘要： 本实用新型公开了一种用于材料疲劳测试中裂纹扩展速率观测装置，包括试验机，试验机上端两侧均设置有定位板，两个定位板之间连接有搭设板，搭设板底端连接有挤压板，实验机侧壁开设有矩形槽，矩形槽侧壁转动连接有螺纹杆，螺纹杆设置有夹持机构，两个定位板侧壁均开设有竖直槽，竖直槽侧壁转动连接有丝杠，丝杠底端贯穿竖直槽侧壁延伸至矩形槽内，并与螺纹杆连接，位于同一方向两个丝杠通过连动机构连接有同一块屏蔽玻璃。本实用新型通过丝杠、滑动套、连杆和转动板，可以在将待测材料固定住时，还能带动两侧的屏蔽玻璃旋转，从而将试验机的两侧挡住，在不影响观测的情况下，还能有效的提高实验的安全性。

摘要： 本发明提供针对小裂纹的裂纹扩展速率模型，针对小裂纹的裂纹扩展速率模型的建模方法包括以下步骤：S1、建立初步的小裂纹扩展速率模型；S2、确定局部屈服强度σym；S3、对建立的初步的小裂纹扩展速率模型进行修正，将局部屈服强度σym代入小裂纹扩展速率模型中，得到修正后的小裂纹扩展速率模型。同时，本发明还利用此模型建立了钛合金材料的疲劳裂纹扩展速率模型。本发明提供小裂纹建模方法并将其应用于电弧增材制造钛合金材料的小裂纹，其建立了针对小裂纹的裂纹扩展速率的模型，考虑了微观结构的不相似效应和局部屈服强度变化。之后可以基于此模型建立从微观小裂纹，物理小裂纹，长裂纹整个过程的多尺度疲劳裂纹扩展速率模型。

摘要： 本发明涉及疲劳裂纹扩展测试技术，具体涉及采用不对称裂纹测试疲劳裂纹扩展速率的方法。其包括：在试件工作段加工沿X轴不对称缺口；将含不对称缺口试件夹持在疲劳试验机上进行疲劳裂纹扩展试验；测量不对称裂纹左、右裂尖扩展信息；对左、右裂尖分别预估疲劳裂纹扩展速率，计算夹持边界条件下不对称裂纹左、右裂尖的应力强度因子变程；分别求取材料的疲劳裂纹扩展速率参数CA、nA和CB、nB。其解决了M(T)试件出现不对称裂纹后数据无效问题；左、右裂尖应力强度因子变程不同，疲劳裂纹扩展速率也不同，与M(T)试件对称裂纹相比，数据量增加，有效信息增加；可合理配置不对称缺口的位置和尺寸，实现全范围疲劳裂纹扩展速率测试。

摘要： 本发明提供针对小裂纹的裂纹扩展速率模型，针对小裂纹的裂纹扩展速率模型的建模方法包括以下步骤：S1、建立初步的小裂纹扩展速率模型；S2、确定局部屈服强度σym；S3、对建立的初步的小裂纹扩展速率模型进行修正，将局部屈服强度σym代入小裂纹扩展速率模型中，得到修正后的小裂纹扩展速率模型。同时，本发明还利用此模型建立了钛合金材料的疲劳裂纹扩展速率模型。本发明提供小裂纹建模方法并将其应用于电弧增材制造钛合金材料的小裂纹，其建立了针对小裂纹的裂纹扩展速率的模型，考虑了微观结构的不相似效应和局部屈服强度变化。之后可以基于此模型建立从微观小裂纹，物理小裂纹，长裂纹整个过程的多尺度疲劳裂纹扩展速率模型。

摘要： 本发明涉及疲劳裂纹扩展测试技术，具体涉及采用不对称裂纹测试疲劳裂纹扩展速率的方法。其包括：在试件工作段加工沿X轴不对称缺口；将含不对称缺口试件夹持在疲劳试验机上进行疲劳裂纹扩展试验；测量不对称裂纹左、右裂尖扩展信息；对左、右裂尖分别预估疲劳裂纹扩展速率，计算夹持边界条件下不对称裂纹左、右裂尖的应力强度因子变程；分别求取材料的疲劳裂纹扩展速率参数CA、nA和CB、nB。其解决了M(T)试件出现不对称裂纹后数据无效问题；左、右裂尖应力强度因子变程不同，疲劳裂纹扩展速率也不同，与M(T)试件对称裂纹相比，数据量增加，有效信息增加；可合理配置不对称缺口的位置和尺寸，实现全范围疲劳裂纹扩展速率测试。

摘要： 本发明公开了一种T型波保载试验的三点弯曲试样疲劳裂纹扩展速率的测试方法，属于材料疲劳测试技术领域。该方法为：加工待测SEB试样；确定应力强度因子范围△K及试验载荷范围△F；编辑试验加载程序，采用T形波作为加载波形；预制裂纹并依据柔度法测量出试样的弹性模量E；根据试验加载程序开始试验，采集时间、载荷、位移、COD规应变量、循环寿命等原始数据，直到试样完全断裂，然后将获得的原始数据代入柔度法计算公式计算试样裂纹长度；对获得的多个试样的疲劳寿命Nf和裂纹长度a数据进行数据处理，获得该材料在梯型波加载条件下的稳态裂纹扩展速率；并将裂纹扩展量为0.5mm时对应的循环寿命作为试样在T梯型波加载条件下的萌生寿命。

摘要： 本发明公开了一种梯型波加载条件下的紧凑拉伸试样疲劳裂纹扩展速率的测试方法，属于材料疲劳测试技术领域。该方法为：加工待测CT试样；确定应力强度因子范围△K和试验载荷范围△F；编辑试验加载程序，采用梯形波作为加载波形；预制裂纹，并依据柔度法测量出试样的弹性模量E，然后根据试验加载程序开始试验至试样完全断裂，然后将获得的原始数据代入柔度法计算公式计算获得试样的裂纹长度；对获得的多个试样的疲劳寿命Nf和裂纹长度a数据进行数据处理，获得该材料在梯型波加载条件下的稳态裂纹扩展速率；并将裂纹扩展量为0.5mm时对应的循环寿命作为试样在梯型波加载条件下的萌生寿命。

摘要： 本发明属于抗疲劳性钢轨技术领域，本发明提供了一种降低贝马复相重轨钢疲劳裂纹扩展速率的方法，包含如下步骤：对轧制钢轨进行冷却，得到相变前钢轨；对相变前钢轨进行冷却，得到贝马复相重轨钢；在淬火工艺基础上进一步对贝马复相重轨钢进行回火处理后冷却；所述回火处理的温度为260～380°C，回火处理的时间为3～5h。本发明还提供了上述方法得到的降低疲劳裂纹扩展速率的贝马复相重轨钢。本发明的方法增加了回火工艺，通过控制回火温度和回火时间，一方面降低钢轨残余应力，防止其开裂；另一方面通过回火工艺促进块状残余奥氏体分解为组织较为稳定的薄膜状残余奥氏体，促进较大块状马氏体分解，从而降低疲劳裂纹扩展速率，延长其使用寿命。

摘要： 本发明提出了一种基于深度学习的疲劳裂纹扩展速率测试装置和方法，包括一种双尺度快速‑区域卷积神经网络以准确度量裂纹长度，克服了传统柔度法、电位法难以适应于非标准试样的缺点，可用于任意几何尺寸的非标准试件裂纹扩展长度追踪。该方法首先通过相机采集不同尺度的裂纹数据集；其次，利用Faster‑RCNN对裂纹数据集进行训练；再次，构建全局和局部双尺度快速卷积神经网络，预测整个载荷循环周次下的裂纹长度；最后，融合断裂力学获取疲劳裂纹扩展速率与裂纹尖端应力强度因子的关系。本发明可实现对任意几何尺寸的非标准试件裂纹长度度量和扩展速率测试，对疲劳裂纹扩展试验过程中的裂纹长度进行实时自动化测量，并对裂纹扩展速率进行测试。

摘要： 本发明公开了一种钢轨疲劳裂纹扩展速率试样，所述试样采用紧凑式拉伸试样，对应的夹具为U夹具；所述试样取自钢轨横断面，尺寸为50×48×10.4mm在轨头位置开槽；使用锯床，铣床，磨床，钼丝切割机进行裂纹扩展速率试样加工。本发明的目的是提供一种钢轨疲劳裂纹扩展速率试样，可以在4小时之内完成5个试样疲劳裂纹扩展速率的检测工作，时效性高，且结果真实有效。