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2.25Cr1Mo钢在蒸汽发生器服役环境中的腐蚀疲劳裂纹扩展行为
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作者 刘超 刘文治 +1 位作者 付晓刚 张宝亮 《机械工程材料》 北大核心 2026年第3期131-136,共6页
在压力均为17.5 MPa的350℃水和500℃蒸汽2种蒸汽发生器服役环境中,对2.25Cr1Mo钢紧凑拉伸试样依次进行载荷比为0.5、加载频率为1 Hz和载荷比为0.5、加载频率为0.1 Hz的腐蚀疲劳裂纹扩展试验,利用直流电压降法获得2.25Cr1Mo钢的腐蚀疲... 在压力均为17.5 MPa的350℃水和500℃蒸汽2种蒸汽发生器服役环境中,对2.25Cr1Mo钢紧凑拉伸试样依次进行载荷比为0.5、加载频率为1 Hz和载荷比为0.5、加载频率为0.1 Hz的腐蚀疲劳裂纹扩展试验,利用直流电压降法获得2.25Cr1Mo钢的腐蚀疲劳裂纹扩展速率,并分析了裂纹扩展特征。结果表明:在500℃蒸汽环境中2.25Cr1Mo钢的腐蚀疲劳裂纹扩展速率大于350℃水环境中;在相同环境中,较高加载频率的裂纹扩展第一阶段的腐蚀疲劳裂纹扩展速率更大。2.25Cr1Mo钢在350℃水环境和500℃蒸汽环境中的腐蚀疲劳裂纹均以穿晶扩展为主;与350℃水环境中相比,500℃蒸汽环境中的腐蚀疲劳裂纹的开裂程度更大,裂纹扩展面中球状氧化物颗粒尺寸更大,氧化更严重,且表面存在明显凹坑。 展开更多
关键词 2.25CR1MO钢 蒸汽发生器 腐蚀疲劳裂纹扩展速率 氧化 穿晶扩展
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基于时空神经网络的金属疲劳裂纹扩展预测
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作者 梁佳铭 余音 胡祎乐 《上海交通大学学报》 北大核心 2026年第3期511-521,共11页
提出一种基于时空神经网络(STNN)的图像驱动模型,基于铝合金材料疲劳试验,开展了裂纹扩展预测研究.设计了边裂纹、0°裂纹角度试验件,进行了15.0%极限载荷水平的疲劳试验.通过数字图像相关(DIC)设备拍摄试件变形图片,得到5511帧位... 提出一种基于时空神经网络(STNN)的图像驱动模型,基于铝合金材料疲劳试验,开展了裂纹扩展预测研究.设计了边裂纹、0°裂纹角度试验件,进行了15.0%极限载荷水平的疲劳试验.通过数字图像相关(DIC)设备拍摄试件变形图片,得到5511帧位移场图像.对获得的试验图像数据进行了插值、数据增强和维度转换等,构建了STNN的数据集.分别利用卷积长短期记忆(Conv-LSTM)和SimVP两种STNN方法进行了疲劳裂纹扩展的预测,计算了其结构相似度指标(SSIM)和均方根误差(RMSE),比较了两种方法的预测准确性.结果表明,SimVP神经网络在测试阶段的预测效果更好,该方法可以准确预测疲劳裂纹扩展速率和路径,为损伤容限分析和结构监测周期的确定提供参考. 展开更多
关键词 时空神经网络 图像驱动 疲劳裂纹扩展 疲劳试验 数字图像相关
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EH36和EH690异种钢焊接接头疲劳裂纹扩展行为研究
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作者 郭世豪 高旭东 邵永波 《机械强度》 北大核心 2026年第1期63-71,共9页
【目的】EH36和EH690高强钢在海洋平台结构中应用广泛,但其异种钢焊接接头抗疲劳能力较差、易引发疲劳断裂破坏,针对该焊接接头在不同应力比下的疲劳裂纹扩展行为及寿命特性展开研究,为海洋钢结构的抗疲劳设计及安全性评估提供理论依据... 【目的】EH36和EH690高强钢在海洋平台结构中应用广泛,但其异种钢焊接接头抗疲劳能力较差、易引发疲劳断裂破坏,针对该焊接接头在不同应力比下的疲劳裂纹扩展行为及寿命特性展开研究,为海洋钢结构的抗疲劳设计及安全性评估提供理论依据。【方法】首先,采用熔化极气体保护焊工艺制备EH36和EH690异种钢焊接接头,并加工标准紧凑拉伸试件。其次,针对焊缝、热影响区及EH36母材,在三级应力比(R=0.1、0.3、0.5)下分别开展疲劳裂纹扩展试验。再次,基于试验数据计算不同工况下的疲劳裂纹扩展速率,并采用Paris公式拟合获取材料常数C、m。最后,结合扫描电子显微镜对疲劳断口微观形貌进行特征分析。【结果】结果表明,在裂纹长度扩展距离相同时,疲劳循环周次随材料屈服强度的增加而增大;热影响区存在的焊接残余拉应力提高了循环应力中的平均应力水平,从而增大了疲劳裂纹扩展速率,降低了构件疲劳寿命;断口表面呈准解理断裂特征。 展开更多
关键词 EH36钢 EH690钢 应力比 疲劳裂纹扩展 微观形貌
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基于谱分析的船型网箱疲劳裂纹扩展分析及剩余寿命预测
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作者 刘安民 谢凌俊 +3 位作者 苏一鸣 张正艺 曹海鹏 何文涛 《船舶力学》 北大核心 2026年第1期89-103,共15页
基于断裂力学的大型海洋结构物的疲劳裂纹扩展分析过程复杂、计算效率低。本文借鉴传统S-N曲线方法计算疲劳寿命的基本思想,构造了应力强度因子传递函数,提出了一种基于谱分析的海洋结构物疲劳裂纹扩展分析方法。结合Python编程语言以及... 基于断裂力学的大型海洋结构物的疲劳裂纹扩展分析过程复杂、计算效率低。本文借鉴传统S-N曲线方法计算疲劳寿命的基本思想,构造了应力强度因子传递函数,提出了一种基于谱分析的海洋结构物疲劳裂纹扩展分析方法。结合Python编程语言以及SESAM、ABAQUS和FRANC3D计算软件,开发了高效的裂纹自动扩展程序;实现了基于谱分析的大型复杂海工结构疲劳裂纹扩展分析和剩余寿命预测。本文应用多尺度子模型技术,实现了模型从壳体到实体的转变,从而解决了大尺度结构与小尺寸裂纹融合的难题。采用自开发的疲劳裂纹自动扩展程序系统分析了疲劳热点(D1、D2、D3)结构形式与位置、初始裂纹尺寸、初始裂纹形状对裂纹扩展行为与疲劳寿命的影响-裂纹尺寸在服役时呈指数级增加。同一节点的应力强度因子传递函数形状相似,但不同节点差异较大。D1、D2、D3疲劳寿命分别为11.3年、17.3年与33.1年;其中初始裂纹尺寸对疲劳寿命影响显著,而初始裂纹长深比对裂纹扩展过程影响较大,对疲劳寿命影响较小。 展开更多
关键词 断裂力学法 疲劳裂纹扩展 疲劳寿命预测 谱分析 船型网箱
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基于粒子滤波的疲劳裂纹扩展随机预测
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作者 高伦玮 何声馨 +1 位作者 裴梦丽 张二亮 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2026年第3期159-162,168,共5页
针对疲劳裂纹扩展预测精度低、随机性强等问题,融合失效物理模型和贝叶斯滤波,建立疲劳裂纹扩展的粒子滤波随机预测方法;并针对粒子滤波中易出现的粒子贫乏问题,引入了正则化重采样机制,保证了粒子的多样性,提高裂纹扩展长度的预测精度... 针对疲劳裂纹扩展预测精度低、随机性强等问题,融合失效物理模型和贝叶斯滤波,建立疲劳裂纹扩展的粒子滤波随机预测方法;并针对粒子滤波中易出现的粒子贫乏问题,引入了正则化重采样机制,保证了粒子的多样性,提高裂纹扩展长度的预测精度;基于疲劳裂纹扩展的有限元仿真和试验数据,通过与序贯重要性重采样粒子滤波算法和自适应粒子滤波算法的对比,验证了所建立裂纹扩展长度预测方法的有效性。 展开更多
关键词 疲劳裂纹扩展 随机预测 粒子滤波 正则化重采样
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铝合金焊接接头在过载下疲劳裂纹扩展行为和机制研究
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作者 徐连勇 赵雷 +2 位作者 黄金超 孙全伟 梁文洲 《机械强度》 北大核心 2025年第9期62-71,共10页
高速列车转向架不同部位常采用不同强度铝合金材料进行设计,且采用焊接方式连接不同部件。当高速列车行驶在复杂路况时,转向架将承受拉伸过载作用,该拉伸过载会与焊接接头强度差异产生耦合叠加作用。因此,对转向架焊接结构件进行拉伸过... 高速列车转向架不同部位常采用不同强度铝合金材料进行设计,且采用焊接方式连接不同部件。当高速列车行驶在复杂路况时,转向架将承受拉伸过载作用,该拉伸过载会与焊接接头强度差异产生耦合叠加作用。因此,对转向架焊接结构件进行拉伸过载试验,研究拉伸过载作用下不同强度铝合金焊接接头的疲劳裂纹扩展行为和内在机制。采用柔度法测量拉伸过载作用下的裂纹扩展速率;用数字图像相关(Digital Image Correlation, DIC)技术分析了拉伸过载施加前后裂纹尖端塑性区的尺寸变化规律;采用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope, SEM)观测了不同铝合金拉伸过载作用区域的断口形貌特征,用裂纹尖端塑性区尺寸变化和对应断口形貌特征解释了拉伸过载作用下的裂纹扩展行为和内在机制。结果表明,单次拉伸过载能降低疲劳裂纹扩展速率,延长疲劳寿命。分析结果表明,拉伸过载过程增大裂纹尖端塑性区,并钝化裂纹尖端,从而使疲劳裂纹扩展速率降低。材料强度越低,相同拉伸过载作用下,裂纹尖端变形越严重,迟滞效应越明显。焊接接头在拉伸过载作用下与母材试验结果保持一致,迟滞效应的强弱只取决于材料本身强度。 展开更多
关键词 拉伸过载 机械强度 疲劳裂纹扩展速率 裂纹尖端 焊接接头
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不同应力比对HTS-A钢低温疲劳裂纹扩展速率的影响与预报
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作者 罗广恩 刘家奇 姜金辉 《船舶力学》 北大核心 2025年第11期1746-1756,共11页
为研究不同应力比对低温环境下HTS-A钢疲劳裂纹扩展的影响,本文开展了在应力比(R)为0.1和0.3时HTS-A钢CT试件的低温疲劳裂纹扩展试验。试验结果表明,随着温度的降低,裂纹扩展速率降低,疲劳寿命增加;同时,随着应力比的增大,疲劳裂纹扩展... 为研究不同应力比对低温环境下HTS-A钢疲劳裂纹扩展的影响,本文开展了在应力比(R)为0.1和0.3时HTS-A钢CT试件的低温疲劳裂纹扩展试验。试验结果表明,随着温度的降低,裂纹扩展速率降低,疲劳寿命增加;同时,随着应力比的增大,疲劳裂纹扩展速率也相应地增大,但随着温度的降低,应力比对疲劳裂纹扩展速率的影响越来越小。在试验的基础上,本文提出了考虑温度和应力比影响的改进McEvily模型,该模型能够预报不同低温、不同应力比条件下的HTS-A钢疲劳裂纹扩展速率,并与试验结果进行了对比验证。该预报模型可为低温环境下海洋装备的疲劳寿命评估打下基础。 展开更多
关键词 疲劳裂纹扩展速率 HTS-A钢 应力比 低温 疲劳试验
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X80管道轴向表面疲劳裂纹扩展及疲劳寿命研究 被引量:1
8
作者 曹敏 汤历平 +5 位作者 石咏衡 谷浩 钟翔 唐丽 杨晓惠 徐涛龙 《塑性工程学报》 北大核心 2025年第8期238-247,共10页
利用ABAQUS/FRANC3D对含表面轴向裂纹的X80长输管道进行联合仿真,分析了波动内压对长输管道疲劳裂纹尖端不同位置的应力强度因子及疲劳寿命的影响。结果表明:在不同应力比作用下,疲劳裂纹尖端不同位置的应力强度因子均随裂纹扩展而增大... 利用ABAQUS/FRANC3D对含表面轴向裂纹的X80长输管道进行联合仿真,分析了波动内压对长输管道疲劳裂纹尖端不同位置的应力强度因子及疲劳寿命的影响。结果表明:在不同应力比作用下,疲劳裂纹尖端不同位置的应力强度因子均随裂纹扩展而增大,且裂纹尖端不同位置处应力强度因子的波动也逐渐增大;随着裂纹深度增加,应力强度因子范围ΔK在所有应力比下呈上升趋势,且上升趋势逐渐增大,同时裂纹扩展速率也逐渐增大;在裂纹扩展过程中,裂纹尖端边缘位置相较于裂纹尖端中部更容易扩展,导致其裂纹扩展速率更高,寿命更低,疲劳裂纹在波动内压的作用下更倾向于轴向扩展。 展开更多
关键词 长输管道 轴向表面裂纹 疲劳裂纹扩展 应力强度因子 疲劳寿命
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喷丸表面强化对地铁端部底架用SUS301L不锈钢疲劳裂纹扩展行为的影响 被引量:1
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作者 杨莉 张勇 +2 位作者 张月莹 郑儒宏 崔耕 《热加工工艺》 北大核心 2025年第8期73-77,共5页
为了研究喷丸强化对材料疲劳裂纹扩展行为的影响,以地铁端部底架用SUS301L不锈钢为研究对象,采用紧凑拉伸试样进行了SUS301L不锈钢不同时间喷丸处理后的疲劳裂纹扩展试验。通过断口形貌特征、显微硬度、金相组织和残余应力分析,探讨了... 为了研究喷丸强化对材料疲劳裂纹扩展行为的影响,以地铁端部底架用SUS301L不锈钢为研究对象,采用紧凑拉伸试样进行了SUS301L不锈钢不同时间喷丸处理后的疲劳裂纹扩展试验。通过断口形貌特征、显微硬度、金相组织和残余应力分析,探讨了喷丸时间对其疲劳裂纹扩展行为的影响机制。结果表明:疲劳裂纹扩展速率随喷丸时间的延长而降低,尤其在ΔK(应力强度因子范围)较小时,喷丸20 min的裂纹扩展速率较喷丸5 min降低至25%,较未处理试样降低至20%。裂纹扩展速率的降低主要归结于喷丸处理在SUS301L不锈钢表面引起马氏体转变、晶粒细化和引入残余压应力。 展开更多
关键词 喷丸 疲劳裂纹扩展 SUS301L不锈钢 马氏体转变 晶粒细化 残余压应力
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浮式风机系泊缆疲劳裂纹扩展分析与寿命预测研究 被引量:1
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作者 苏一鸣 曹诗卉 +3 位作者 汪雪良 丁洪涛 王昌梓 何文涛 《船舶力学》 北大核心 2025年第2期251-265,共15页
浮式风机长期遭受海洋环境荷载影响,极易使系泊缆产生疲劳损伤,甚至断裂。基于S-N/T-N曲线法的疲劳强度评估存在无法考虑结构初始缺陷和计算离散性大等诸多不足;断裂力学方法可对含初始缺陷的结构进行剩余疲劳寿命评估。然而,大型结构... 浮式风机长期遭受海洋环境荷载影响,极易使系泊缆产生疲劳损伤,甚至断裂。基于S-N/T-N曲线法的疲劳强度评估存在无法考虑结构初始缺陷和计算离散性大等诸多不足;断裂力学方法可对含初始缺陷的结构进行剩余疲劳寿命评估。然而,大型结构的断裂力学法分析过程复杂、计算效率低,目前单一的通用软件难以实现从时域载荷分析到疲劳寿命的精准预报。本文构建疲劳裂纹扩展的PYTHON程序框架,基于断裂力学法联合SESAM、ABAQUS以及Franc 3D软件,开发系泊缆疲劳裂纹扩展程序,实现多海况下系泊缆疲劳裂纹扩展过程模拟。其次,基于系泊缆疲劳裂纹扩展程序以OC4半潜浮式风机1号系泊缆为例,进行锚链疲劳寿命的计算。最后,基于1号系泊缆的疲劳寿命计算结果,系统地探究裂纹初始位置、裂纹初始形貌等因素对裂纹扩展行为及疲劳寿命的影响规律。结果表明,系泊缆链环中冠段区域的裂纹扩展速率最快,疲劳寿命最短,分别约为弯曲段和直线段的74%和36%。初始裂纹的形貌对系泊缆疲劳寿命有着显著影响,初始裂纹尺寸越大,系泊缆疲劳寿命越短;初始裂纹长深比越小,系泊缆疲劳寿命越短。本研究工作可为浮式风机系泊缆的设计分析提供技术支撑。 展开更多
关键词 系泊缆 断裂力学法 疲劳裂纹扩展 疲劳寿命预测
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钛合金疲劳裂纹扩展速率试验及预报方法 被引量:2
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作者 王珂 黄翔宇 +3 位作者 李永正 张世鑫 卞程程 高龙乾 《舰船科学技术》 北大核心 2021年第5期14-18,共5页
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... 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。 展开更多
关键词 钛合金 断裂韧性 疲劳裂纹扩展门槛值 疲劳裂纹扩展速率 疲劳裂纹扩展预报
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分子动力学模拟层错对钛疲劳裂纹扩展行为的影响
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作者 郑大林 刘欣然 +1 位作者 常乐 周昌玉 《材料科学与工艺》 北大核心 2025年第6期1-11,共11页
利用分子动力学模拟方法研究了2种内禀型层错(Stacking Fault,SF)结构对钛疲劳裂纹扩展行为的影响。结果表明,I_(1)型SF界面在裂纹扩展中始终存在,对裂纹扩展起到显著的阻碍作用,疲劳裂纹扩展速率较低;I_(2)型SF界面随着循环加载逐渐消... 利用分子动力学模拟方法研究了2种内禀型层错(Stacking Fault,SF)结构对钛疲劳裂纹扩展行为的影响。结果表明,I_(1)型SF界面在裂纹扩展中始终存在,对裂纹扩展起到显著的阻碍作用,疲劳裂纹扩展速率较低;I_(2)型SF界面随着循环加载逐渐消失,孪晶界面(Twin Boundary,TB)上形核的孔洞引导裂纹迅速扩展,疲劳裂纹扩展速率较高。不同SF界面模型塑性变形机制以变形孪晶为主。I_(1)与I_(2)型SF界面模型的平均疲劳裂纹扩展速率均随着温度增加而增加,与I_(2)模型相比,I_(1)模型的裂纹扩展行为对温度敏感性较高。不同温度下,不同SF界面模型的循环J积分参数(ΔJ)与疲劳裂纹扩展速率均呈现良好的相关性。研究结果不但揭示了层错界面相关的疲劳裂纹扩展机理,同时可为钛合金的微结构设计提供理论指导。 展开更多
关键词 分子动力学 层错 疲劳裂纹扩展 变形孪晶 温度
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基于VSG-ELM模型的疲劳裂纹扩展剩余寿命预测
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作者 郑卫东 熊伟 +5 位作者 李晓燕 白培强 林思宇 崔雄华 吕延军 石瑞 《热力发电》 北大核心 2025年第2期145-153,共9页
火电机组超期服役成为趋势,但汽轮机转子钢疲劳裂纹却严重影响机组运行安全。转子钢疲劳裂纹扩展试验数据缺失,随机模型建模与求解计算量大使得疲劳裂纹剩余寿命(RUL)预测受限。在对已有疲劳裂纹扩展试验及随机模型分析基础上,提出了基... 火电机组超期服役成为趋势,但汽轮机转子钢疲劳裂纹却严重影响机组运行安全。转子钢疲劳裂纹扩展试验数据缺失,随机模型建模与求解计算量大使得疲劳裂纹剩余寿命(RUL)预测受限。在对已有疲劳裂纹扩展试验及随机模型分析基础上,提出了基于整体趋势扩散(MTD)技术的高斯隶属度信息扩散(GMIE)样本域的方法生成虚拟样本,运用期望分位数回归(ER)与极限学习机(ELM)神经网络模型相结合预测疲劳裂纹扩展的RUL。对特定循环周次下疲劳裂纹扩展的RUL进行预测,通过与已有数值分析方法的RUL概率密度函数(PDF)曲线和疲劳裂纹扩展曲线对比,得出平均绝对百分比误差(δMAPE)为2.78%,验证了所提方法的有效性,为汽轮机转子系统安全运行提供了有力支持。 展开更多
关键词 整体趋势扩散 疲劳裂纹扩展 VSG-ELM 剩余寿命预测
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基于热力学熵镁合金疲劳裂纹扩展行为研究
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作者 雷鹏飞 闫志峰 +2 位作者 贺秀丽 张红霞 王卓然 《太原理工大学学报》 北大核心 2025年第4期723-730,共8页
【目的】镁合金构件在疲劳断裂之前没有明显特征,探究镁合金疲劳裂纹扩展过程熵产和熵流变化规律以及AZ31镁合金裂纹扩展速率与热力学熵的关系。【方法】基于裂纹扩展过程中的复杂性,采用红外热像仪监测AZ31镁合金疲劳裂纹扩展过程温度... 【目的】镁合金构件在疲劳断裂之前没有明显特征,探究镁合金疲劳裂纹扩展过程熵产和熵流变化规律以及AZ31镁合金裂纹扩展速率与热力学熵的关系。【方法】基于裂纹扩展过程中的复杂性,采用红外热像仪监测AZ31镁合金疲劳裂纹扩展过程温度变化,探究其热力学熵变化规律。【结果】结果表明,疲劳裂纹扩展过程中熵产表现出初期平缓下降后突然增加的变化趋势,曲线存在明显的拐点,可用作低速区和高速区的临界值判断,与试验测得的拐点平均误差为7.8%,为判断疲劳裂纹扩展低、高速区临界值提供了可靠的测试方法。此外,相同循环次数下熵流与裂纹扩展速率变化趋势呈线性关系,表明采用单根熵流拟合曲线是可代替Paris公式测量疲劳裂纹扩展速率的有效参数。 展开更多
关键词 AZ31B镁合金 疲劳裂纹扩展 熵产 熵流
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双金属复合管中L360MS管线钢焊接接头的疲劳裂纹扩展行为以及疲劳寿命预测
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作者 李洋阳 王基翔 +2 位作者 周培山 徐颖超 王斌 《机械工程材料》 北大核心 2025年第3期105-113,共9页
以NiCrMo-3合金作为焊接材料,对L360MS管线钢/N08825镍基合金双金属复合管进行多层多道对接焊,剥离N08825镍基合金覆层后测试了L360MS管线钢焊接接头的硬度和拉伸性能。参考实际运行条件,对L360MS管线钢焊接接头进行疲劳裂纹扩展试验,... 以NiCrMo-3合金作为焊接材料,对L360MS管线钢/N08825镍基合金双金属复合管进行多层多道对接焊,剥离N08825镍基合金覆层后测试了L360MS管线钢焊接接头的硬度和拉伸性能。参考实际运行条件,对L360MS管线钢焊接接头进行疲劳裂纹扩展试验,采用柔度法获得不同区域的裂纹长度-循环次数曲线,基于Paris公式研究不同区域的疲劳裂纹扩展行为,并对疲劳寿命进行预测。结果表明:拉伸试验后,接头试样在母材处断裂,焊缝呈高强匹配状态;焊缝硬度在220~250 HV,明显高于母材(170~185 HV),最高值出现在邻近熔合线焊缝区域,最低值出现在热影响区。母材、热影响区和焊缝中的疲劳裂纹主要以沿晶和穿晶方式扩展,但焊缝中疲劳裂纹扩展路径更加曲折,并伴有分叉现象,甚至出现环形裂纹。热影响区的Paris材料常数C最大,母材次之,焊缝最小,在应力比0.1下母材和热影响区的疲劳裂纹扩展速率较快,焊缝区域最慢。对材料常数C修正后,得到疲劳裂纹沿深度方向扩展的寿命预测公式,预测得到内部存在沿管体周向的半椭圆裂纹的管道热影响区的疲劳寿命最短,该区域是焊接接头疲劳性能最薄弱的区域。 展开更多
关键词 L360MS管线钢 焊接接头 疲劳裂纹扩展 疲劳寿命
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拉伸位移作用下高温波形膨胀节疲劳裂纹扩展研究
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作者 房勇兴 李慧芳 +3 位作者 吴志伟 李张治 田明明 钱才富 《压力容器》 北大核心 2025年第4期9-15,共7页
为了探究波形膨胀节在高温环境下的裂纹疲劳扩展行为,以高温波形膨胀节为对象,对其开裂损伤失效问题展开研究。首先,引入断裂力学分析和评定技术,在400℃高温条件下,通过拉伸循环位移作用下的疲劳裂纹扩展试验,模拟实际工程中膨胀节的... 为了探究波形膨胀节在高温环境下的裂纹疲劳扩展行为,以高温波形膨胀节为对象,对其开裂损伤失效问题展开研究。首先,引入断裂力学分析和评定技术,在400℃高温条件下,通过拉伸循环位移作用下的疲劳裂纹扩展试验,模拟实际工程中膨胀节的开裂失效过程;其次,在相同条件下开展疲劳裂纹扩展的数值仿真分析。结果表明,仿真与试验得到的循环次数相对误差均在50%以内,远低于2倍的疲劳寿命误差带,验证了仿真模型的可靠性。研究可为高温波形膨胀节工程中的断裂失效分析提供参考。 展开更多
关键词 波形膨胀节 疲劳裂纹扩展 高温
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氢对TC4ELI钛合金疲劳裂纹扩展行为影响
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作者 杨日明 申秀丽 董少静 《材料导报》 北大核心 2025年第14期149-153,共5页
新型TC4ELI钛合金在氢燃料发动机上应用前景巨大,但存在氢损伤风险,研究氢对其疲劳裂纹扩展行为的影响具有重要意义。本工作以TC4ELI钛合金为研究对象,进行高温气相充氢,利用X射线衍射仪和二次离子质谱仪等研究了充氢TC4ELI微观组织的... 新型TC4ELI钛合金在氢燃料发动机上应用前景巨大,但存在氢损伤风险,研究氢对其疲劳裂纹扩展行为的影响具有重要意义。本工作以TC4ELI钛合金为研究对象,进行高温气相充氢,利用X射线衍射仪和二次离子质谱仪等研究了充氢TC4ELI微观组织的演化和氢化物的生成与分布,开展了不同加载频率下的疲劳裂纹扩展试验,并结合裂纹扩展路径和断口形貌表征进行了进一步的分析。结果表明:(1)充氢促进了TC4ELI中α相转变为β相,β相体积分数增加,氢原子主要聚集在β相和晶界内并析出硬脆的δ氢化物;(2)β相体积分数的增加和硬脆δ氢化物的析出导致充氢TC4ELI的裂纹扩展由穿晶模式转变为穿晶+沿晶的混合模式,加快了疲劳裂纹扩展速率;(3)当加载频率低于0.1 Hz时,氢有足够的时间扩散并聚集在裂纹尖端区域,导致氢对TC4ELI疲劳裂纹扩展速率的加速作用更加显著。 展开更多
关键词 TC4ELI钛合金 氢损伤 疲劳裂纹扩展 加载频率
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桁架式桩腿KK型节点疲劳裂纹扩展模拟
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作者 郑新招 罗广恩 +1 位作者 唐文杰 徐鹏飞 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第17期158-162,共5页
KK型节点是海上风电安装平台桁架式桩腿的主要节点之一,其疲劳寿命关乎整个平台安全。为研究表面裂纹对KK型节点疲劳寿命的影响,基于有限元软件Abaqus的扩展有限元方法(XFEM),对3种不同裂纹初始位置KK型节点的裂纹扩展过程进行数值模拟... KK型节点是海上风电安装平台桁架式桩腿的主要节点之一,其疲劳寿命关乎整个平台安全。为研究表面裂纹对KK型节点疲劳寿命的影响,基于有限元软件Abaqus的扩展有限元方法(XFEM),对3种不同裂纹初始位置KK型节点的裂纹扩展过程进行数值模拟,分别得到了裂纹扩展总长度、单边裂纹长度、深度与循环次数之间的关系曲线,以及裂纹扩展路径。计算结果表明,初始裂纹在斜撑位置时,KK型节点的疲劳寿命最短;处于弦管相贯线附近的初始裂纹,其扩展路径为先沿着相贯线扩展,随后局部应力大的裂纹一端扩展至相贯线处,应力小的裂纹一端渐渐偏离相贯线;处于弦管位置的初始裂纹则在初始裂纹平面内扩展。 展开更多
关键词 桁架式桩腿 KK型节点 XFEM 疲劳裂纹扩展
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中性盐雾环境下橡胶材料断裂及疲劳裂纹扩展速率研究
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作者 何星 伍曾 +2 位作者 张馨艺 李世旭 葛光印 《材料导报》 北大核心 2025年第S1期719-723,共5页
在我国东南沿海的诸多地段,高铁线路处于中性盐雾环境,长期暴露在该环境下会使橡胶垫板老化。研究中性盐雾环境下的问题,对提高橡胶材料使用寿命具有良好的指导意义。本研究选取橡胶垫板的原材料,即天然橡胶纯剪切(FCG)试样作为研究对象... 在我国东南沿海的诸多地段,高铁线路处于中性盐雾环境,长期暴露在该环境下会使橡胶垫板老化。研究中性盐雾环境下的问题,对提高橡胶材料使用寿命具有良好的指导意义。本研究选取橡胶垫板的原材料,即天然橡胶纯剪切(FCG)试样作为研究对象,针对处于不同腐蚀周期的橡胶试样,分别开展拉伸力学性能试验与断裂力学撕裂试验。基于断裂力学裂纹扩展理论,对不同盐雾腐蚀周期(0、5、15、25、35 d)下的纯剪切试样进行疲劳裂纹扩展试验。结果表明,橡胶试样的拉断伸长率在腐蚀35 d后不断下降,降幅为25.86%;临界应变、应力、撕裂能均降低;随着盐雾腐蚀时间延长,橡胶材料在相同循环周次下产生的裂纹扩展长度不断增加,且裂纹扩展速率随腐蚀程度加剧而不断加快。 展开更多
关键词 中性盐雾环境 拉伸性能 撕裂能 疲劳裂纹扩展速率
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加载频率对EH36/EH690异种高强钢焊接接头腐蚀疲劳裂纹扩展行为的影响
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作者 王梦娜 高旭东 +2 位作者 邵永波 朱海龙 杜栖云 《材料导报》 北大核心 2025年第20期164-172,共9页
为研究海水全浸环境下加载频率对EH36/EH690异种高强钢焊接接头腐蚀疲劳裂纹扩展行为的影响规律,采用不同的加载频率(f=0.2,0.3,0.5和0.7 Hz)分别对靠近EH36母材的热影响区(HAZ36)材料、靠近EH690母材的热影响区(HAZ690)材料和焊缝区(WM... 为研究海水全浸环境下加载频率对EH36/EH690异种高强钢焊接接头腐蚀疲劳裂纹扩展行为的影响规律,采用不同的加载频率(f=0.2,0.3,0.5和0.7 Hz)分别对靠近EH36母材的热影响区(HAZ36)材料、靠近EH690母材的热影响区(HAZ690)材料和焊缝区(WM)材料进行腐蚀疲劳裂纹扩展试验,得到了焊接接头不同区域材料的裂纹长度-疲劳寿命曲线和腐蚀疲劳裂纹扩展速率-应力强度因子幅值曲线。结果发现,海水腐蚀环境的存在显著加速了焊接接头的疲劳裂纹扩展速率。相同加载频率作用下,焊接接头不同区域材料在海水腐蚀环境中的腐蚀疲劳裂纹扩展速率(Corrosion fatigue crack growth rate, CFCGR)存在差异,表现为CFCGR_(HAZ36)>CFCGR_(WM)>CFCGR_(HAZ690)。不同加载频率作用下,HAZ36、HAZ690和WM三个区域的材料均表现出加载频率越低CFCGR越高,疲劳寿命越短。微观断口分析表明,各工况紧凑拉伸(Compact tension, CT)试件的疲劳断口均为穿晶型准解理断裂。 展开更多
关键词 异种高强钢焊接接头 腐蚀疲劳裂纹扩展 加载频率 海水全浸 断口形貌
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