低周疲劳

摘要： 文中比较了30 mm厚TC4电子束焊接头和母材的低周疲劳性能。试验结果表明,母材的低周疲劳性能稍优于接头,母材和接头的应变疲劳极限分别为0.49%和0.44%。对接头的疲劳断裂位置进行了观察,接头的疲劳断裂位置在焊缝。对接头和母材的疲劳断口进行了观察,疲劳裂纹源均出现在试样表面,疲劳裂纹扩展区均发现典型的疲劳辉纹,但接头的辉纹间距要小于母材,最后拉伸断裂区均发现韧窝,为韧性断裂。最后运用高分辨SEM对接头的组织进行了研究,母材为典型的双态组织,主要是由等轴α相和晶间β相构成,热影响区等轴α相边缘逐渐溶解,转变成较多的层状α’相,焊缝主要是由针状α’相组成的网篮状组织构成。

摘要： 以某六缸柴油机缸盖为研究对象,通过CFD计算及经验公式确定温度场分析的边界条件,进而进行温度场分析。对缸盖在热载荷和机械载荷共同作用下的耦合应力场进行了分析,确定出缸盖上的危险点。在计算缸盖应力场的时候考虑材料塑性应变以及各缸爆发的不平衡性,并计算了该缸盖的高周疲劳安全系数和低周疲劳寿命。结果表明,缸盖部分区域寿命偏低,需要对这些区域进行结构优化处理。

摘要： 为评估火灾后不锈钢-碳钢复合钢筋的低周疲劳性能,对8个温度梯度的不锈钢-碳钢复合钢筋试件进行了低周疲劳试验,获得了火灾后不锈钢-碳钢复合钢筋的滞回曲线和疲劳寿命。在此基础上,分析了不同温度对低周疲劳荷载下不锈钢-碳钢复合钢筋的最大拉压应力、塑性应变幅值以及能量密度的影响,并从微观角度观察了不锈钢-碳钢复合钢筋高温后的金相组织变化,讨论了其疲劳破坏模式。试验结果表明:当受火温度高于500°C时,不锈钢-碳钢复合钢筋的低周疲劳性能随温度增加先降低后升高,疲劳寿命和能量密度在700°C时到达最低点;高温导致不锈钢-碳钢复合钢筋疲劳强度降低,塑性应变增加;金相组织变化是高温后不锈钢-碳钢复合钢筋低周疲劳性能改变的原因,受火温度高于700°C时碳钢芯筋的金相组织发生改变,冷却后有粒状珠光体生成。结果明确了不锈钢-碳钢复合钢筋的低周疲劳破坏机理,揭示了经历不同高温的不锈钢-碳钢复合钢筋低周疲劳性能演化规律。

摘要： 处于腐蚀性工作环境中的钢结构工程常出现局部钢材锈蚀,对其疲劳性能的影响显著。为研究局部锈蚀钢材低周疲劳寿命的退化规律,以Q235钢板为基础材料,考虑局部锈蚀坑深度和锈蚀坑纵向长度2个因素,制作4个光滑试件,并采用电化学加速锈蚀法制作24块试件,同时对这2种试件进行轴向拉伸低周疲劳试验。试验结果表明:锈蚀坑纵向长度和锈蚀坑深度均能使钢材低周疲劳寿命下降,锈蚀坑深度是主要因素;对锈蚀试件疲劳寿命影响较大的锈蚀坑深度为0.60~1.10 mm区间,超出此区间,试件疲劳寿命将在低水平保持稳定。

摘要： 为了探究3D打印铝合金疲劳试样加工中残余应力的变化及其对低周疲劳寿命的影响,采用X射线衍射法对在“车-磨-抛”加工过程中的表面进行残余应力测试,并对成品试样进行残余应力层深度分布测试;利用中子衍射法对成品试样内部进行残余应力测试,最后进行低周疲劳试验。结果表明,铝合金低周疲劳试样在经过“车-磨-抛”工艺后,表面轴向残余压应力逐渐降低,环向残余压应力表面抛后呈现升高。试样加工后造成的表面残余应力层深度小于0.01 mm。中子衍射结果显示,试样内部残余应力性质未发生变化。疲劳试验结果显示,表面残余应力较小时对低周疲劳试验数据稳定性影响较弱。

摘要： 以氢化钛粉和6Al-4V预合金粉为原料,采用真空烧结法制备Ti-6Al-4V合金,然后在高纯氢气气氛中进行约束氢致密化处理,再真空退火去除合金中残余的氢。用光学显微镜观察Ti-6Al-4V合金的显微组织与形貌,测定合金的密度和拉伸性能,并用MTS-810液压伺服疲劳试验机进行疲劳性能测试。结果表明:约束氢致密化处理可使粉末冶金Ti-6Al-4V合金的残余孔隙率从2.5%降低至1.3%,致密度达到(98.7±0.3)%。约束氢致密化处理后,合金的抗拉强度从(936±18)MPa提高到(959±10)MPa,伸长率从(6.7±1.6)%提升到(12±1.1)%。同时疲劳性能得到改善,在0.5%循环应变幅条件下循环周次达到4670周次。

摘要： 对适用于木结构加固的黏弹性阻尼器进行不同加载位移、加载频率和低周循环次数下的力学性能测试,研究设置2种阻尼胶的阻尼器在不同工况下的存储剪切模量、损耗剪切模量、损失系数、等效剪切刚度等。研究结果表明,随着加载位移、加载频率、循环次数的增加,设置2种阻尼胶的阻尼器损耗剪切模量、损失系数、等效剪切刚度均有所减小;总体而言,2号阻尼器耗能能力稳定且良好,较适用于抵抗多次循环荷载作用的建筑或局部结构中。

摘要： 对电化学修复后经过不同静置时间的钢筋进行了低周疲劳试验,通过疲劳寿命、滞回曲线、剩余强度等力学性能指标研究了静置时间对电化学修复后钢筋疲劳性能的影响,并推导得到不同静置时间下钢筋疲劳的本构参数,基于此本构进行数值模拟,探究了静置时间对电化学修复后桥墩抗震性能的影响。结果表明,电化学修复后钢筋的疲劳寿命和总耗能能力分别下降了12%~23%及13.2%~30%;随着电流的介入,钢筋软化阶段提前,其塑性损伤发展增快,强度和刚度下降速率增大,疲劳失效进程也加快;随着静置时间的延长,钢筋的疲劳性能在第30 d基本恢复至原有水平,且软化阶段延后,钢筋的塑性性能得到恢复;电化学修复后钢筋疲劳性能的退化会导致构件耗能能力下降和延性退化,但随着静置时间的延长其抗震性能得以恢复。

摘要： 目的探究钛合金TC4低周疲劳试样加工过程中残余应力的变化及残余应力对低周疲劳寿命的影响。方法采用X射线衍射法分别对车、磨、抛后的试样进行表面残余应力的表征,分析加工工艺对其的影响,利用液压伺服万能试验机进行低周疲劳试验,分析其表面残余应力对寿命的影响。结果经过粗车、精车、磨削、纵抛,试样加工表面的残余应力不断减小;车削加工参数对试样表面残余应力影响大小为进给速度>转速>单位进刀量;改变磨削工艺参数可以控制试样表面残余应力的变化趋势;纵抛可以改变试样表面的纹路状态,表面残余应力与磨后保持一致。结论根据疲劳试验结果,试样表面残余压应力会提高材料疲劳寿命,但高于230 MPa后,疲劳寿命有明显的降低。表面残余压应力一定程度上会增加材料的疲劳寿命,但当其超过一定值后,会对疲劳低周试验产生危害。

摘要： 本文提出了一种低周疲劳的损伤演化模型。根据APL X65钢的疲劳实验结果,回归确定低周疲劳损伤参数。利用ABAQUS二次开发损伤UMAT子程序,模拟X65钢缺口试样疲劳损伤演化规律,统计裂纹萌生寿命与最大应力之间的关系,分析裂纹萌生寿命对缺口形貌的敏感性。分析表明,疲劳裂纹萌生寿命对缺口深度非常敏感,相同缺口深度下,增大缺口根部半径R或张开角度θ会减缓疲劳损伤的累积,同时缺口板材厚度对裂纹萌生位置有一定的影响。最后根据模拟结果确定了缺口试样疲劳裂纹萌生寿命表达式。

摘要： 发动机缸盖在高低温的周期变化下会发生低周疲劳破坏,为了研究发动机缸盖的低周疲劳寿命,本文基于sehitoglu低周疲劳损伤模型,利用有限元的方法对某发动机的缸盖进行低周疲劳分析方法研究,并同时考虑瞬态温度场及稳态温度场对低周疲劳寿命的影响,分析结果表明,考虑瞬态温度场的寿命值要远远低于稳态温度场下的寿命值,根据瞬态温度场边界发现该发动机缸盖有开裂的风险.经过试验验证发现,在经过400个小时的低周疲劳试验后,缸盖发生开裂,表明基于瞬态温度场进行的低周疲劳分析与试验结果一致.

摘要： 对AH36钢含裂纹板与加筋板试样,在恒幅和变幅拉伸循环载荷下进行裂纹扩展试验,探讨有无加强筋以及在基本循环中插入单个拉伸过载情况下的低周疲劳寿命及裂纹扩展速率的规律,结果表明,AH36钢对应力比效应较敏感;恒幅循环载荷下,加强筋能有效增大疲劳寿命;在一定范围内过载比越大,过载迟滞效应也越明显,过载的迟滞效应可有效减小裂纹扩展速率.

摘要： 实际工程构件经常受到变幅载荷作用,施加的拉伸过载对构件上的疲劳裂纹的扩展有明显影响.本实验研究以裂纹张开位移为基本测量参量,开展了AH32标准紧凑拉伸试样(CT试样)在常幅和拉伸过载下裂纹扩展速率的变化规律的研究.文章重点阐述了在基本循环中插入单个拉伸过载、双次拉伸过载等情况下裂纹长度及裂纹张开位移随裂纹扩展的规律.实验结果表明,裂纹张开位移能很好的诠释低周疲劳裂纹扩展规律;通过结果分析发现,过载在裂尖前方和裂纹尾迹区引起的压缩残余应力是导致裂纹扩展迟滞的重要原因.

摘要： 基于sehitoglu低周疲劳损伤模型,研究发动机缸盖低周疲劳分析方法,把复杂的缸盖热机疲劳问题转化为温度恒定机械载荷周期变化和机械载荷恒定温度周期变化两个过程,根据sehitoglu方法测试缸盖材料的塑性、蠕变、氧化等基础参数.针对某发动机缸盖,使用有限元方法计算低周疲劳循环过程的应力应变,并基于稳定的低周循环进行疲劳寿命分析,得到缸盖部分的低周疲劳寿命分布.分析结果表明,缸盖的低周疲劳寿命与试验结果基本一致,提出的优化方案经过试验验证后达到设计要求.

摘要： 低周疲劳性能是反映钢桥结构抗震性能的一个重要指标.为了研究钢桥常用的Q345qC钢材及其焊接接头的低周疲劳性能并建立其寿命预测曲线,对母材及焊接试样在总应变范围2.0％～5.0％进行了低周疲劳试验;通过断口电镜扫描分析了母材及焊接接头的微观断裂机理.结果表明,同一应变水平下焊接接头的疲劳寿命不超过母材的50％,且焊接接头疲劳寿命的离散性更显著;母材的循环响应特征表现为循环稳定,而焊接接头出现显著的循环软化;母材和焊接接头稳定循环状态的耗能能力基本相同;Coffin-Manson公式在本试验的应变范围内对疲劳寿命具有良好的预测精度;焊接缺陷容易引起焊接接头疲劳裂纹的萌生,从而导致疲劳寿命比母材显著降低.

摘要： 通过在不同外加总应变幅下进行轴向总应变控制的室温低周疲劳实验,探讨了稀土元素Sc对T6态挤压变形Al-7Zn-2Mg-1.5Cu-0.1Zr合金的室温低周疲劳行为的影响.结果表明,低周疲劳加载条件下,T6态挤压变形Al-7Zn-2Mg-1.5Cu-0.1Zr(-0.2Sc)合金表现为循环硬化和循环稳定;微量Sc的添加可提高T6态挤压变形Al-7Zn-2Mg-1.5Cu-0.1Zr合金的循环变形抗力和低周疲劳寿命;T6态挤压变形Al-7Zn-2Mg-1.5Cu-0.1Zr(-0.2Sc)合金的塑性应变幅、弹性应变幅与反向载荷周次之间的关系可分别用Coffin-Manson公式和Basquin公式描述;T6态挤压变形Al-7Zn-2Mg-1.5Cu-0.1Zr(-0.2Sc)合金的疲劳裂纹均以穿晶方式萌生于疲劳试样表面,并以穿晶方式扩展.

摘要： 针对导管架平台在海洋环境中的结构低周疲劳问题,结合分析模型和设计规范,采用Neuber假设进行塑性修正,通过应变范围得到伪热点应力范围,并确定热点应力与伪热点应力之间的关系,采用伪热点应力取代热点应力换算出一种新的S-N曲线作为低周疲劳的设计曲线,以伪热点应力作为计算量来预测节点的低周疲劳寿命.

摘要： 本文研究了500°C时不同应力速率和应力幅下35CrMo钢的低周疲劳和棘轮变形行为,详细讨论了应力速率分别为0.125MPa/s,0.5MPa/s,2.5MPa/s,10MPa/s,25MPa/s和40MPa/s,最大峰值应力分别为200MPa,300MPa,400MPa和500MPa时的棘轮变形和寿命.结果表明,累积棘轮应变随应力幅值的增加而增大,随温度升高、应力速率减小而增大.随着循环数的增加,棘轮演化曲线与静态蠕变曲线的三阶段相似.此外,本文中(σ)≥2.5MPa/s且σmax=200MPa时,35CrMo钢趋于安定,其余条件下发生棘轮效应.各种应力速率下最大断裂应变几乎保持不变(约为11.6％),其可用于评估不同应力速率下高温35CrMo结构钢的疲劳寿命.

摘要： 本实验选用挤压变形Al-3.5Mg-0.2Sc合金为材料,对挤压态、固溶态、固溶+时效态合金进行低周疲劳实验,以研究热处理工艺对合金动态应变时效的影响.热处理工艺为:450°C×3h+水淬,180°C×10h+空冷.低周疲劳实验温度为室温(25°C),应变幅值为0.8％,应变速率为1.6×10-2m/s-1.实验结果表明,三种热处理状态的合金均表现为循环硬化.在三种合金材料的低周疲劳实验全过程中,均发生动态应变时效.循环初期应力锯齿波为A型波,循环后期应力锯齿波为C型波.循环初期的动态应变时效程度最高,后期逐渐减弱.固溶+时效态合金的循环应力最大跌落幅值最高,即动态应变时效程度最剧烈,挤压态合金的循环应力最大跌落幅值最低,即动态应变时效程度较弱.

摘要： 热机疲劳失效是铸铁气缸盖常见的故障现象.本文在结构非线性应力应变特性有限元分析的基础上,基于Sehitoglu理论预测了某铸铁气缸盖疲劳寿命,考虑了疲劳、氧化及蠕变损伤的影响,为柴油机缸盖的研发及结构改进设计提供参考.

摘要： 用于低周疲劳以及可能地将低周和多周期结合的疲劳试验的试验设备(100)，该试验设备用于模拟涡轮机部件的承压件，所述试验设备包括支撑构件(126)和试件(110)，支撑构件固定至结构(108)并且限定出至少一个支承表面(148)，试件连接至牵引装置(104)以便迫使试件压靠所述构件的所述支承表面或每个所述支承表面，所述支承表面或每个所述支承表面(148)由元件(136)承载，所述元件被安装成使得其能够在支撑构件上绕第一轴线(B)旋转，并且试件通过绕第二轴线(A)铰接地装置(114)连接至牵引装置，第二轴线大体上垂直于第一轴线，该设备还包括用于绕上述轴线将元件和试件调节和固定就位的装置。

摘要： 本发明提供了一种汽轮机转子低周疲劳与高周疲劳的裂纹扩展寿命监控方法，其特征在于，具体步骤包括：输入汽轮机转子的材料牌号；计算轮机转子高周疲劳裂纹扩展的最大应力、应力范围、临界裂纹尺寸、裂纹尺寸界限值、汽轮机转子的高周疲劳裂纹扩展寿命，计算轮机转子低周疲劳裂纹扩展的最大应力、应力范围、临界裂纹尺寸，低周疲劳裂纹扩展寿命、汽轮机转子的第一阶段疲劳裂纹扩展日历寿命，汽轮机转子的第二阶段疲劳裂纹扩展日历寿命，确定汽轮机转子裂纹扩展日历寿命的判据值τ

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： 本发明提供一种汽轮机转子在低周与高周疲劳作用下寿命设计与监控方法，包括以下步骤：S1、获取汽轮机的运行参数、汽轮机转子的性能参数、裂纹尺寸参数、总寿命判据值τ0、以及运行寿命τ；S2、在汽轮机的设计阶段，计算汽轮机转子在低周疲劳与高周疲劳作用下的理论总寿命τCLt；当τCLt＜τ0时，优化汽轮机转子的性能参数，重新计算τCLt，直至τCLt≥τ0；S3、在汽轮机的使用阶段，计算汽轮机转子在低周疲劳与高周疲劳作用下的理论剩余寿命τRf；当τRf＜(τ0‑τ)时，优化汽轮机的运行参数，重新计算τRf，直至τRf＜(τ0‑τ)。本申请能在设计阶段和使用阶段用来监控汽轮机转子在低周疲劳与高周疲劳作用下裂纹萌生与裂纹扩展总寿命，保证汽轮机转子的安全服役。

摘要： 本发明公开了一种具有优异综合高周和低周疲劳性能的梯度纳米结构，属于金属材料疲劳性能强化技术领域。具体是通过施加表面塑性加工，在金属材料表面引入一种梯度纳米结构，其微观组织为最表层的纳米晶结构、亚表层的超细晶/变形孪晶结构和芯部原始粗晶结构。其中，梯度纳米结构层整体厚度大于50微米，介于50和300微米之间。与相同成分的均匀粗晶结构相比，具有表层梯度纳米结构的纯Cu样品的应力控制高周疲劳极限提高2倍，高周疲劳寿命提高15倍以上；并且应变控制低周疲劳寿命较普通粗晶样品提高1倍。本发明获得的表层梯度纳米结构金属材料同时改善金属材料的高周和低周疲劳性能。

摘要： 用于低周疲劳以及可能地将低周和多周期结合的疲劳试验的试验设备(100)，该试验设备用于模拟涡轮机部件的承压件，所述试验设备包括支撑构件(126)和试件(110)，支撑构件固定至结构(108)并且限定出至少一个支承表面(148)，试件连接至牵引装置(104)以便迫使试件压靠所述构件的所述支承表面或每个所述支承表面，所述支承表面或每个所述支承表面(148)由元件(136)承载，所述元件被安装成使得其能够在支撑构件上绕第一轴线(B)旋转，并且试件通过绕第二轴线(A)铰接地装置(114)连接至牵引装置，第二轴线大体上垂直于第一轴线，该设备还包括用于绕上述轴线将元件和试件调节和固定就位的装置。

摘要： 一种制备弹性体材料高周疲劳和低周疲劳试样的方法，其特征在于：所述方法步骤如下：a、将260~270质量份的聚氨酯预聚体和260~270质量份的多元醇置于真空脱泡装置中进行真空脱泡混合10~15min；b、将步骤a中所得的混合料注入到高周疲劳和低周疲劳模具中，在浇注过程中，应沿模具内侧面流入模具中，避免产生气泡。

摘要： 本发明提供了一种汽轮机转子低周疲劳与高周疲劳的裂纹扩展寿命监控方法，其特征在于，具体步骤包括：输入汽轮机转子的材料牌号；计算轮机转子高周疲劳裂纹扩展的最大应力、应力范围、临界裂纹尺寸、裂纹尺寸界限值、汽轮机转子的高周疲劳裂纹扩展寿命，计算轮机转子低周疲劳裂纹扩展的最大应力、应力范围、临界裂纹尺寸，低周疲劳裂纹扩展寿命、汽轮机转子的第一阶段疲劳裂纹扩展日历寿命，汽轮机转子的第二阶段疲劳裂纹扩展日历寿命，确定汽轮机转子裂纹扩展日历寿命的判据值τ

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： 本发明提供一种汽轮机转子在低周与高周疲劳作用下寿命设计与监控方法，包括以下步骤：S1、获取汽轮机的运行参数、汽轮机转子的性能参数、裂纹尺寸参数、总寿命判据值τ0、以及运行寿命τ；S2、在汽轮机的设计阶段，计算汽轮机转子在低周疲劳与高周疲劳作用下的理论总寿命τCLt；当τCLt＜τ0时，优化汽轮机转子的性能参数，重新计算τCLt，直至τCLt≥τ0；S3、在汽轮机的使用阶段，计算汽轮机转子在低周疲劳与高周疲劳作用下的理论剩余寿命τRf；当τRf＜(τ0‑τ)时，优化汽轮机的运行参数，重新计算τRf，直至τRf＜(τ0‑τ)。本申请能在设计阶段和使用阶段用来监控汽轮机转子在低周疲劳与高周疲劳作用下裂纹萌生与裂纹扩展总寿命，保证汽轮机转子的安全服役。