板厚對14MnNbq鋼焊接件疲勞裂紋擴展速率的影響

研究了大規(guī)格ta5鈦合金熱軋環(huán)材的疲勞裂紋擴展門檻值δkth與疲勞裂紋擴展速率da/dn之間的關(guān)系。結(jié)果表明,δkth值可由近門檻區(qū)的da/dn表達(dá)式直接按定義da/dn值算,而無需進行繁瑣的試驗測定。這一結(jié)果同樣適用于β區(qū)加熱熱軋ta5鈦合金板材。

針對不同時效狀態(tài)、相同時效狀態(tài)在不同應(yīng)力比(0.1,0.5)和不同方向(l-t,t-l)的6156鋁合金的疲勞裂紋擴展速率進行了研究;同時還用透射電鏡及掃描電鏡對合金的顯微組織與斷口形貌進行了觀察。結(jié)果表明:不同時效狀態(tài)下,在疲勞第ⅰ和第ⅱ階段,自然時效態(tài)合金的疲勞裂紋擴展速率最小,t6欠時效態(tài)的較大,t6過時效的最大,t6峰時效的介于t6欠時效和過時效之間;應(yīng)力比為0.5時合金的疲勞裂紋擴展速率比應(yīng)力比為0.1時的大;取樣方向?qū)α鸭y擴展速率幾乎沒有影響,6156鋁合金的抗疲勞性能無明顯的各向異性。

疲勞裂紋的產(chǎn)生以及擴展對結(jié)構(gòu)件的安全使用存在著巨大的隱患,掌握疲勞裂紋擴展的基本規(guī)律和熟悉影響疲勞裂紋擴展的因素是非常必要的。對疲勞裂紋擴展的基本規(guī)律和影響因素進行了分析,并舉例應(yīng)用斷裂力學(xué)的理論對焊接結(jié)構(gòu)疲勞裂紋的擴展壽命進行了估算。

在相同的斷裂強度因子ｋ的條件下，低ｓｉ（２．２％）時的水平連鑄灰鑄鐵型材的疲勞裂紋擴展速率與砂型鑄造ｈｔ３００的基本相同。隨著ｓｉ含量的增加，水平連鑄灰鑄鐵型材的疲勞裂紋擴展速率下降。

板厚對焊接接頭疲勞強度的影響

腐蝕疲勞是一種由疲勞應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同引起的材料損傷，利用掃描電子顯微鏡原位觀測技術(shù)對于預(yù)腐蝕ld10cz鋁合金進行了疲勞試驗研究，試驗結(jié)果表明腐蝕損傷強烈影響鋁合金的疲勞裂紋擴展行為。

完成了q235鋼帶缺口試件的疲勞試驗,并獲得了裂紋擴展過程的數(shù)字圖像。提出了一種改進的分形維數(shù)算法,用分形維數(shù)作為參量,描述了裂紋的擴展過程。計算結(jié)果顯示,q235鋼帶缺口試件的裂紋擴展過程具有很好的分形特征,給出了載荷峰值、載荷周期與分形維數(shù)的關(guān)系。

采用標(biāo)準(zhǔn)緊湊拉伸ct試樣及改進型ct試樣,研究了螺旋槳用銅合金zcual8mn14fe3ni2在空氣、自來水及3.5%氯化鈉水溶液中的疲勞裂紋擴展特性。結(jié)果顯示:在自來水中,試驗材料的疲勞裂紋擴展速率與在空氣中的差別不大,表明自來水對試驗材料的腐蝕作用不明顯;當(dāng)應(yīng)力強度因子范圍δk在(17~32)mpa.m1/2之間變化時,在3.5%氯化鈉水溶液中,試驗材料的疲勞裂紋擴展速率明顯比在空氣中時快,表明試驗材料同時受到了腐蝕作用,但當(dāng)應(yīng)力強度因子范圍δk大于32mpa.m1/2時,這種腐蝕作用卻隨著δk的增加在逐漸弱化。研究結(jié)果為試驗材料的工程應(yīng)用提供了依據(jù)。

對服役條件下螺旋焊接管線鋼裂紋擴展機理進行了分析,通過試驗測定了兩種母材區(qū)和兩種焊縫區(qū)的疲勞裂紋擴展速率,通過掃描電子顯微鏡分析了螺旋焊接管線鋼中裂紋擴展速率不同的原因。結(jié)果表明:焊縫疲勞裂紋擴展速率快于母材中的疲勞裂紋擴展速率;焊縫組織中分布著許多孔洞和表面裂紋,導(dǎo)致組織疏松,使焊縫金屬的韌性降低,從而使管線鋼承載能力降低,在循環(huán)波動載荷下易發(fā)生螺旋焊縫疲勞斷裂失效。

用降載法測得了2124鋁合金tl取向應(yīng)力比r=0.1、0.3、0.5、0.7下的疲勞裂紋擴展門檻值,用線性擬合法得到da/dn=c1δkn1中的c1和n1值,將其帶入裂紋擴展速率da/dn-δk表達(dá)式中,并按標(biāo)規(guī)定取疲勞裂紋擴展速率(da/dn)=10-7mm/cycle時的δk值為疲勞裂紋擴展門檻值δkth,分析了應(yīng)力比對裂紋擴展門檻值的影響。

武漢鋼鐵集團公司生產(chǎn)的14mnnbq鋼板,碳當(dāng)量較低,焊接性良好,強度與16mn相當(dāng),沖擊韌性大大優(yōu)于16mn系列鋼種。文中介紹了采用14mnnbq鋼板及其匹配的焊接材料制造的轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的結(jié)構(gòu)及其制造工藝。構(gòu)架疲勞強度試驗的結(jié)果表明,該構(gòu)架結(jié)構(gòu)設(shè)計及其制造工藝合理,使用的14mnnbq鋼板和相應(yīng)的焊條、焊絲性能優(yōu)良,能大大改善轉(zhuǎn)向架整體結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能,提高疲勞可靠性,是機車車輛特別是運用于青藏鐵路等低溫地區(qū)機車車輛的最適用材料,是替代目前機車車輛轉(zhuǎn)向架構(gòu)架、搖枕用16mn鋼的理想材料

采用一種簡便有效的熱裂紋試驗方法,在普通剛性焊接夾具上研究了拘束力和拘束距離對2a12t4鋁合金焊接熱裂傾向的影響.結(jié)果表明,保持拘束距離不變,隨著拘束力的增加,焊接熱裂紋率逐漸減小,當(dāng)拘束力到達(dá)一定值后,熱裂紋率趨于穩(wěn)定;保持拘束力不變,隨著拘束距離增加,焊接熱裂紋率呈增加趨勢.夾具對工件的拘束條件主要是通過影響焊件的回轉(zhuǎn)變形程度和焊縫區(qū)金屬的冷卻收縮速度來影響焊接熱裂傾向.

有機玻璃疲勞裂紋擴展

通過對各種疲勞門檻值的理論模型的分析,認(rèn)為結(jié)構(gòu)鋼的拉伸性能指標(biāo)和循環(huán)加載條件是裂紋體疲勞門檻值的決定因素.建立了用屈服強度、抗拉強度、斷裂延性和循環(huán)加載應(yīng)力比預(yù)測疲勞門檻值的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,并用10種結(jié)構(gòu)鋼的60個樣本對該模型進行了訓(xùn)練.結(jié)果表明,人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型可以很好地描述疲勞門檻值與結(jié)構(gòu)鋼拉伸性能指標(biāo)及應(yīng)力比之間復(fù)雜的定量關(guān)系.應(yīng)用所訓(xùn)練的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測了部分結(jié)構(gòu)鋼的疲勞門檻值,預(yù)測的結(jié)果與實測值符合良好

da/dn-dk曲線及疲勞裂紋擴展壽命——研究問題：含裂紋體的疲勞裂紋擴展規(guī)律，　　疲勞裂紋擴展壽命預(yù)測方法?！　⊙芯克悸?-　　斷裂力學(xué)法-裂紋尖端的控制參量k-循環(huán)載荷作用下的裂紋擴展速率

研究含長裂紋薄壁結(jié)構(gòu)彈塑性狀態(tài)下的裂紋擴展規(guī)律對于保證機體結(jié)構(gòu)安全具有重要意義.設(shè)計了民機用鋁合金大寬板裂紋擴展速率測試用試驗件和夾具,進行了2024-t3和7075-t6兩種鋁合金大寬板彈塑性狀態(tài)下裂紋擴展速率測試.討論了應(yīng)力強度因子變程(δk)和裂紋中心線處的張開位移變程(δδ)作為彈塑性狀態(tài)下裂紋擴展速率表征參量的適用性.研究結(jié)果表明:中、高級應(yīng)力水平作用下,含長裂紋鋁合金大寬板裂紋進入快速擴展階段,裂紋擴展δk~da/dn曲線發(fā)生明顯轉(zhuǎn)折,不能用paris公式擬合.在裂紋擴展后期,δδ~da/dn曲線在雙對數(shù)坐標(biāo)下呈線性關(guān)系,可用δδ~da/dn關(guān)系曲線來表征彈塑性狀態(tài)下鋁合金的裂紋擴展速率.

以s195柴油機鑄鐵缸蓋作為研究對象,運用概率斷裂力學(xué)理論,以鑄鐵缸蓋加速熱疲勞安全使用壽命為依據(jù),通過缸蓋的材料物理性能參數(shù)來計算其熱疲勞裂紋擴展速度,并擬合出加速熱疲勞裂紋擴展系數(shù)與試驗控制參數(shù)間的關(guān)系式

以304l和316l型奧氏體和2505型雙相不銹鋼焊接件為對象,采用屏蔽金屬弧焊與點焊方式,進行低溫示波沖擊試驗研究,溫度范圍從室溫至-196℃。結(jié)果表明,隨試驗溫度的降低,304l與316l型奧氏體不銹鋼焊件的沖擊能量略有減小,而其相應(yīng)焊條的沖擊能量有很大減小。隨著雙相不銹鋼焊件與焊條從韌性向脆性的轉(zhuǎn)變,其沖擊能量減小了至少5%。從試件的斷裂面可看出,奧氏體不銹鋼焊件與焊條呈現(xiàn)韌性斷裂形態(tài),出現(xiàn)寬深式、窄深式、淺式凹陷;而雙相不銹鋼焊件與焊條呈現(xiàn)脆性斷裂形態(tài),出現(xiàn)大、小延展層斷面。依據(jù)荷載-時間曲線,說明奧氏體與雙相不銹鋼的韌性與脆性斷裂性能。從控制不銹鋼低溫下變形機理的主要參數(shù):堆垛層錯能,應(yīng)變誘發(fā)馬氏體相變及鐵素體相變這些方面,探討兩種不銹鋼性能的差異。

在對各種測量機結(jié)構(gòu)材料的優(yōu)缺點進行分析比較的基礎(chǔ)上,著重論述了鋼件焊接在測量機應(yīng)用方面的優(yōu)勢,并結(jié)合實際工作經(jīng)歷,總結(jié)出了測量機焊接件毛坯與成品焊接件的重量比,并舉例分析了這一比值對焊接件設(shè)計的指導(dǎo)意義。

基于疲勞裂紋尖端循環(huán)應(yīng)力-應(yīng)變場,引入損傷力學(xué)概念,提出了非對稱載荷下考慮累計塑性影響的疲勞裂紋擴展預(yù)測模型.基于有限元法和chaboche循環(huán)塑性本構(gòu)模型,動態(tài)模擬單個過載峰作用下的裂紋擴展行為.采用q345標(biāo)準(zhǔn)緊湊拉伸試樣為研究對象,分析不同時刻單峰過載前后裂紋尖端參數(shù)變化規(guī)律.著重研究了應(yīng)力比相同且為正值的情況下,不同過載比對疲勞裂紋擴展速率的影響.結(jié)果表明,過載比的增加,會得到更大的裂紋擴展遲滯區(qū)域以及更小的裂紋擴展速率.并將理論模型預(yù)測結(jié)果與有限元結(jié)果進行對比,結(jié)果吻合.

根據(jù)室內(nèi)對u71mn50kg·m-1普通碳素鋼鋼軌按三點彎曲標(biāo)準(zhǔn)進行的試驗,測定該鋼軌的疲勞裂紋擴展速率,即裂紋擴展深度a及其對應(yīng)的循環(huán)次數(shù)n值。利用中值法求得裂紋擴展深度對循環(huán)次數(shù)的微分值。根據(jù)斷裂理論求得相應(yīng)的裂紋前沿應(yīng)力強度因子幅度δk。根據(jù)paris公式,對以上兩值取自然對數(shù)進行線性回歸分析,確定該公式中u71mn50kg·m-1普通碳素鋼鋼軌疲勞裂紋擴展速率的兩個材料常數(shù)c為38771×10-12,m為36343。

以上海閔浦大橋下弦桿整體節(jié)點板與斜撐桿翼緣板之間的t形接頭為工程背景,分別采用埋弧自動焊、實芯焊絲co2氣體保護焊和手工電弧焊三種方法各焊接2組十字全熔透焊接接頭,按照有關(guān)規(guī)范進行z向拉伸試驗。結(jié)果表明,鋼板的z向抗拉強度與軋制方向的抗拉強度基本相當(dāng);焊接能使鋼板的z向抗拉強度提高1%～3%;分別采用埋弧自動焊、co2氣體保護焊和手工電弧焊時,鋼板的z向斷面收縮率均小于母材,且減小的幅度依次增大;在計算層狀撕裂敏感性指數(shù)時,可不考慮焊接方法的影響;推薦采用埋弧自動焊或co2氣體保護焊。