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EH36 钢变幅疲劳载荷下裂纹扩展行为和机理研究
1
作者 徐连勇 黄金超 赵雷 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 北大核心 2025年第6期567-575,共9页
针对海洋平台服役过程中时常遭遇到随机海况和复杂载荷作用的情况,设计对海洋平台用钢EH36钢进行变幅疲劳载荷下疲劳裂纹扩展行为试验,研究了变幅疲劳载荷作用下EH36钢疲劳裂纹扩展行为和机理.采用柔度法测量变幅疲劳载荷作用下的裂纹... 针对海洋平台服役过程中时常遭遇到随机海况和复杂载荷作用的情况,设计对海洋平台用钢EH36钢进行变幅疲劳载荷下疲劳裂纹扩展行为试验,研究了变幅疲劳载荷作用下EH36钢疲劳裂纹扩展行为和机理.采用柔度法测量变幅疲劳载荷作用下的裂纹扩展速率,并用数字图像相关(DIC)分析了变幅疲劳载荷施加前后裂纹尖端塑性区尺寸变化.采用SEM分析了不同形式变幅载荷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变幅疲劳载荷作用下的裂纹扩展行为和内在机理.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;单次压缩过载能短暂加速疲劳裂纹扩展速率,对疲劳寿命影响不大;不同顺序拉伸和压缩过载与单次拉伸过载现象保持一致,均能降低疲劳裂纹扩展速率,延长疲劳寿命,但拉压过载的先后施加顺序会显著影响疲劳裂纹扩展的迟滞效应.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;压缩过载过程减小裂纹尖端塑性区,并使裂纹尖端尖锐,从而使疲劳裂纹扩展速率加速;不同顺序拉伸和压缩过载是两种作用效果的结合.试验结果能很好地描述变幅疲劳载荷下的裂纹扩展行为并给出内在机理解释,为海洋平台在复杂载荷环境下服役所造成的疲劳损伤提供理论依据和实用价值. 展开更多
关键词 疲劳裂纹扩展速率 变幅疲劳载荷 数字图像相关 塑性区 断口分析
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590 MPa级车轮钢拉压高周疲劳裂纹扩展行为研究
2
作者 陈彤 邝霜 +4 位作者 单庆林 田秀刚 何先勇 唐健 于浩 《热加工工艺》 北大核心 2025年第12期77-83,共7页
为阐明590 MPa级车轮钢轴向拉压高周疲劳性能及其疲劳断裂机理,采用光学显微镜、扫描电镜、断口镀镍技术和EBSD等对该试验钢的显微组织、断口形貌及裂纹扩展行为进行表征分析。结果表明:试验钢的疲劳强度为308 MPa;疲劳裂纹萌生于试样... 为阐明590 MPa级车轮钢轴向拉压高周疲劳性能及其疲劳断裂机理,采用光学显微镜、扫描电镜、断口镀镍技术和EBSD等对该试验钢的显微组织、断口形貌及裂纹扩展行为进行表征分析。结果表明:试验钢的疲劳强度为308 MPa;疲劳裂纹萌生于试样表面的90°角区域和碳化物团簇,经扩展后由CaS夹杂引起了最终断裂;粒状贝氏体、珠光体和M/A组织对裂纹扩展起到阻碍作用,形成以“Z”形为代表的曲折扩展路径,并引发二次裂纹;断口附近相邻晶粒间的取向差很小,容易形成直裂纹;相邻晶粒间活动滑移面的夹角较小,则裂纹越过晶界的阻力较小,形成了以穿晶扩展为主的疲劳断裂。 展开更多
关键词 车轮钢 高周疲劳性能 显微组织 裂纹萌生 裂纹扩展
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X80管道轴向表面疲劳裂纹扩展及疲劳寿命研究
3
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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不同温度下316LN不锈钢的低频腐蚀疲劳裂纹扩展行为
4
作者 李晨 李鑫 +7 位作者 许鑫和 吕战鹏 崔同明 潘登 陈俊劼 郑会 杨双亮 钟志民 《腐蚀与防护》 北大核心 2025年第4期60-65,74,共7页
研究了环境温度对316LN不锈钢在高温水环境中低频载荷作用下腐蚀疲劳裂纹扩展速率的影响。结果表明:高温水环境对316LN不锈钢的疲劳裂纹扩展有显著加速作用,升高温度导致不锈钢氧化现象更加显著,使得其疲劳裂纹扩展速率升高,且高温水增... 研究了环境温度对316LN不锈钢在高温水环境中低频载荷作用下腐蚀疲劳裂纹扩展速率的影响。结果表明:高温水环境对316LN不锈钢的疲劳裂纹扩展有显著加速作用,升高温度导致不锈钢氧化现象更加显著,使得其疲劳裂纹扩展速率升高,且高温水增加了疲劳扩展的加速因子。 展开更多
关键词 压水堆核电站 主回路管道 不锈钢 高温水 腐蚀疲劳 裂纹扩展速率
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大厚度环肋圆柱壳疲劳裂纹扩展特性试验研究
5
作者 谢晓忠 黄如旭 +3 位作者 高原 张平平 胡嘉骏 周振朋 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第11期42-47,共6页
本文针对交变水压作用下典型环肋圆柱壳结构的疲劳裂纹扩展问题进行研究。首先,设计加工大厚度缩比试验模型,基于模型实测数据的静强度数值仿真结果,制定局部取样、预制裂纹方案;其次,通过开展压力筒静水外压强度试验及内外压差疲劳试验... 本文针对交变水压作用下典型环肋圆柱壳结构的疲劳裂纹扩展问题进行研究。首先,设计加工大厚度缩比试验模型,基于模型实测数据的静强度数值仿真结果,制定局部取样、预制裂纹方案;其次,通过开展压力筒静水外压强度试验及内外压差疲劳试验,获得结构应变及预制表面裂纹的扩展情况;最后,根据模型试验数据和经典公式,对肋骨角焊缝壳板预制纵向表面裂纹扩展情况进行预报。研究表明,水下耐压环肋圆柱壳结构虽然受力状态为压应力,在交变水压作用下同样存在疲劳问题。 展开更多
关键词 环肋圆柱壳 疲劳 裂纹扩展 试验
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压力交变载荷作用下储气库注采管柱疲劳裂纹扩展研究
6
作者 张宇 张罡 +3 位作者 张强 马群 秦晓杰 贾蕊 《中国安全科学学报》 北大核心 2025年第1期120-126,共7页
为提高注采管柱安全风险预测的准确性,首先,采用联合仿真分析方法,开展直通型缺口紧凑拉伸试样疲劳裂纹扩展过程有限元验证;然后,建立储气库含外表面裂纹注采管柱疲劳裂纹扩展有限元模型,在压力交变载荷作用下,研究储气库注采管柱的疲... 为提高注采管柱安全风险预测的准确性,首先,采用联合仿真分析方法,开展直通型缺口紧凑拉伸试样疲劳裂纹扩展过程有限元验证;然后,建立储气库含外表面裂纹注采管柱疲劳裂纹扩展有限元模型,在压力交变载荷作用下,研究储气库注采管柱的疲劳裂纹扩展行为。研究结果表明:试样模拟结果与疲劳裂纹试验结果基本吻合,表明联合仿真法在疲劳裂纹扩展分析方面具有较高精度;在注采管柱疲劳裂纹扩展过程中,初始裂纹的长深比越大或应力比越高,裂纹扩展速率越快,临界最小裂纹长度为4 mm;在相同的压力载荷循环次数下,初始裂纹周向夹角越大,表面裂纹扩展长度越长,临界最小周向夹角为45°;无论初始裂纹周向夹角如何,裂纹始终沿管柱轴线方向扩展,裂纹失稳扩展长度为52 mm;在储气库交替注采时,应合理控制交替注采压力载荷的幅值,避免疲劳裂纹的萌生和扩展。 展开更多
关键词 压力交变载荷 储气库 注采管柱 疲劳 裂纹扩展
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基于IPSO-PF算法的疲劳裂纹扩展预测
7
作者 靳婷 王晓磊 +1 位作者 刘宇 袁建明 《机械强度》 北大核心 2025年第4期47-53,共7页
传统Paris公式预测裂纹扩展时忽略了裂纹扩展过程中各种不确定因素的影响,导致预测的裂纹扩展过程与真实的裂纹扩展过程相差较大。为提高疲劳裂纹扩展预测的精度,提出了一种基于改进粒子群优化粒子滤波(Improved Particle Swarm Optimiz... 传统Paris公式预测裂纹扩展时忽略了裂纹扩展过程中各种不确定因素的影响,导致预测的裂纹扩展过程与真实的裂纹扩展过程相差较大。为提高疲劳裂纹扩展预测的精度,提出了一种基于改进粒子群优化粒子滤波(Improved Particle Swarm Optimization-Particle Filtering,IPSO-PF)算法的疲劳裂纹扩展预测方法。首先,在粒子滤波(Particle Filtering,PF)算法的框架上,利用粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)算法对基于观测信息更新后的部分粒子进行优化,保持大权值的粒子状态不变,将小权值的粒子趋向于高似然区域,设计了IPSO-PF算法;然后,将IPSO-PF算法与Paris公式结合,构建了基于Paris公式和IPSO-PF算法的疲劳裂纹扩展预测模型;最后,使用公开的2024-T351铝合金数据集对该模型的有效性进行了验证。结果表明,与传统PF算法相比,IPSO-PF算法能够提高粒子的多样性,使用IPSO-PF算法构建的裂纹扩展预测模型的预测误差为2.6%,优于基于PF算法的9.2%。 展开更多
关键词 疲劳裂纹 裂纹扩展预测 粒子滤波 粒子群优化 算法优化
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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
8
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
9
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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基于VSG-ELM模型的疲劳裂纹扩展剩余寿命预测
10
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
11
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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粉末高温合金FGH4099疲劳小裂纹扩展试验
12
作者 郭秩维 赵作鹏 胡绪腾 《航空发动机》 北大核心 2025年第1期118-123,共6页
为了解轮盘特征部位小裂纹萌生及演化扩展过程与应力特征、载荷环境条件、表面缺陷特征等因素的相关规律,基于FGH4099合金涡轮盘轮缘结构特征设计特征模拟件,结合其典型的使用温度和载荷,开展了在高温条件下自然萌生疲劳小裂纹扩展试验... 为了解轮盘特征部位小裂纹萌生及演化扩展过程与应力特征、载荷环境条件、表面缺陷特征等因素的相关规律,基于FGH4099合金涡轮盘轮缘结构特征设计特征模拟件,结合其典型的使用温度和载荷,开展了在高温条件下自然萌生疲劳小裂纹扩展试验。通过疲劳中断试验和表面复型技术在不同温度和应力比条件下对结构模拟件的裂纹萌生和小裂纹扩展行为进行了观测和分析。结果表明:试验温度升高能显著降低特征模拟件疲劳裂纹萌生寿命占比,对裂纹扩展至工程可检裂纹尺寸时的寿命占比影响较小;缺口部位最大主应力位置和表面夹杂物位置是决定特征模拟件疲劳裂纹萌生位置的主要因素;当裂纹萌生机制或裂纹萌生处缺口半径尺寸不同时,疲劳小裂纹扩展速率表现为不同变化趋势。 展开更多
关键词 粉末合金 FGH4099高温合金 疲劳小裂纹 裂纹萌生 裂纹扩展 航空发动机
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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
13
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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基于增量裂纹扩展与开裂能密度的橡胶结构疲劳寿命预测
14
作者 黄志强 陈彦甫 杨自豪 《空军工程大学学报》 北大核心 2025年第4期11-18,共8页
为解决现有裂纹萌生法和裂纹扩展法在橡胶疲劳寿命预测方面存在的不足,提出了基于增量裂纹扩展与开裂能密度的橡胶多轴疲劳寿命预测新方法。首先,介绍了有限应变假设下开裂能密度的数学模型;其次,假设开裂能密度随裂纹扩展而发生变化,... 为解决现有裂纹萌生法和裂纹扩展法在橡胶疲劳寿命预测方面存在的不足,提出了基于增量裂纹扩展与开裂能密度的橡胶多轴疲劳寿命预测新方法。首先,介绍了有限应变假设下开裂能密度的数学模型;其次,假设开裂能密度随裂纹扩展而发生变化,建立了能量释放率与更新开裂能密度的函数关系;最后,建立了基于增量裂纹扩展下的橡胶结构多轴疲劳寿命预测模型。该模型可同时实现疲劳寿命的预测与裂纹的显式扩展,数值算例验证了所提方法的有效性。结果表明,在高应变情况下,基于增量裂纹扩展的疲劳寿命预测方法优于经典开裂能密度方法,预测精度提高约1倍。 展开更多
关键词 橡胶结构 开裂能密度 疲劳寿命 增量裂纹扩展
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喷丸强化对TC4钛合金风扇盘疲劳裂纹扩展行为的影响
15
作者 韩雪纯 蔡培 +2 位作者 徐鹤鸣 张屹尚 王卫泽 《表面技术》 北大核心 2025年第13期161-170,共10页
目的研究喷丸强化对航空发动机风扇盘裂纹扩展行为的影响,为后续全尺寸风扇盘旋转疲劳裂纹扩展试验提供数据支持,以延长航空发动机风扇盘的服役寿命。方法考虑某型涡扇航空发动机风扇盘的实际结构及其服役工况,设计并制备含初始缺陷的TC... 目的研究喷丸强化对航空发动机风扇盘裂纹扩展行为的影响,为后续全尺寸风扇盘旋转疲劳裂纹扩展试验提供数据支持,以延长航空发动机风扇盘的服役寿命。方法考虑某型涡扇航空发动机风扇盘的实际结构及其服役工况,设计并制备含初始缺陷的TC4钛合金模拟件,通过开展不同残余应力场下含缺陷模拟件的裂纹扩展试验,获得材料的裂纹萌生和扩展特性。在Paris公式的基础上,考虑了由残余应力引起的裂纹闭合效应,并通过FRANC3D软件构建一种考虑喷丸强化的疲劳裂纹扩展分析方法,预测裂纹的扩展路径和扩展寿命。结果随着喷丸强度的增大,模拟件的表面裂纹萌生寿命逐渐延长,而裂纹扩展寿命却明显降低;采用仿真分析方法成功描述了喷丸强化后“口袋”型裂纹的演化过程,以及裂纹扩展寿命的下降过程,且裂纹扩展预测寿命在试验扩展寿命的两倍分散带内。结论由喷丸处理引起的残余应力,改变了材料近表面的裂纹扩展行为,形成了“口袋”形裂纹,在裂纹形态、外部载荷及残余应力等多重因素的影响下,延长了模拟件裂纹萌生的寿命,缩短了其扩展寿命。 展开更多
关键词 喷丸强化 残余应力 裂纹扩展 TC4钛合金 疲劳寿命
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某船用高强钢低周疲劳裂纹扩展及裂尖塑性区演化的试验与仿真方法研究
16
作者 刘洪瑞 乐京霞 +1 位作者 徐志亭 蒋怡然 《船舶力学》 北大核心 2025年第1期98-109,共12页
船体结构的断裂破坏往往是低周疲劳与累积塑性两种破坏模式共同作用的结果。为研究某船用高强钢考虑累积塑性作用的低周疲劳裂纹扩展行为及塑性区尺寸,本文根据ASTME647标准进行某船用高强钢CT试件在拉-拉循环载荷作用下低周疲劳裂纹扩... 船体结构的断裂破坏往往是低周疲劳与累积塑性两种破坏模式共同作用的结果。为研究某船用高强钢考虑累积塑性作用的低周疲劳裂纹扩展行为及塑性区尺寸,本文根据ASTME647标准进行某船用高强钢CT试件在拉-拉循环载荷作用下低周疲劳裂纹扩展试验,并采用DIC方法测量不同裂纹长度下的裂尖塑性区尺寸。随后,通过引入Chaboche模型,建立扩展有限元仿真方法,得到裂尖塑性区尺寸,探究不同载荷因素对塑性区尺寸的影响,并基于试验数据进行方法有效性验证。最后,基于有限元计算结果和Irwin模型,提出一种考虑累积塑性应变的裂尖塑性区尺寸预估模型,并建立基于循环塑性区尺寸的裂纹扩展速率模型。 展开更多
关键词 塑性区尺寸 Chaboche组合硬化模型 低周疲劳 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
17
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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基于近场动力学理论的腐蚀疲劳裂纹扩展数值模拟
18
作者 卫少东 钱松荣 +2 位作者 周诗云 郑鑫 侯怡 《机械强度》 北大核心 2025年第4期70-78,共9页
为了模拟腐蚀疲劳的裂纹扩展,提出了一种近场动力学腐蚀-疲劳断裂耦合模型,并将该模型应用于A7N01PT4铝合金的裂纹扩展模拟分析。在该模型中,用氢和应力的交互作用体现腐蚀中阳极溶解和氢致开裂两种机制之间的协同作用,在量化材料因腐... 为了模拟腐蚀疲劳的裂纹扩展,提出了一种近场动力学腐蚀-疲劳断裂耦合模型,并将该模型应用于A7N01PT4铝合金的裂纹扩展模拟分析。在该模型中,用氢和应力的交互作用体现腐蚀中阳极溶解和氢致开裂两种机制之间的协同作用,在量化材料因腐蚀产生断裂行为时,将腐蚀求解步骤和力学求解步骤进行耦合。由于氢使材料的塑性降低并发生脆性断裂,在研究中采用适合模拟各向同性脆性破坏的键型近场动力学理论,并使用准脆性材料的本构力函数来描述近场力与伸长率之间的关系,该函数包含线性和非线性力学行为。通过将仿真结果与A7N01P-T4铝合金在3.5%NaCl溶液中的试验结果进行比较,发现两者之间吻合较好,从而验证了该模型的可行性。 展开更多
关键词 近场动力学理论 本构方程 腐蚀疲劳 阳极溶解 裂纹扩展
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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
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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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单双耳接头剩余疲劳寿命预测及裂纹扩展研究
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作者 马帅 程建生 +3 位作者 段金辉 王儒 杜小龙 陈鹏辉 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第5期967-976,共10页
为解决单双耳接头疲劳损伤导致装备整体性能严重下滑的问题,本文基于断裂力学理论建立了复合型裂纹扩展计算模型,通过试验方法和有限元方法,从剩余疲劳寿命和断口形态的角度分析了不同类型初始裂纹在循环载荷下的疲劳性能。研究表明:剩... 为解决单双耳接头疲劳损伤导致装备整体性能严重下滑的问题,本文基于断裂力学理论建立了复合型裂纹扩展计算模型,通过试验方法和有限元方法,从剩余疲劳寿命和断口形态的角度分析了不同类型初始裂纹在循环载荷下的疲劳性能。研究表明:剩余疲劳寿命与裂纹出现的位置、类型、大小紧密相关,可为装备安全使用提供理论依据。 展开更多
关键词 30CRMNSIA钢 单双耳接头 舟桥装备 复合型裂纹 剩余疲劳寿命 疲劳试验 裂纹扩展 扩展速率
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