板厚對(duì)14MnNbq鋼焊接件疲勞裂紋擴(kuò)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(kuò)展門檻值δkth與疲勞裂紋擴(kuò)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(jìn)行繁瑣的試驗(yàn)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(duì)不同時(shí)效狀態(tài)、相同時(shí)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(kuò)展速率進(jìn)行了研究;同時(shí)還用透射電鏡及掃描電鏡對(duì)合金的顯微組織與斷口形貌進(jìn)行了觀察。結(jié)果表明:不同時(shí)效狀態(tài)下,在疲勞第ⅰ和第ⅱ階段,自然時(shí)效態(tài)合金的疲勞裂紋擴(kuò)展速率最小,t6欠時(shí)效態(tài)的較大,t6過時(shí)效的最大,t6峰時(shí)效的介于t6欠時(shí)效和過時(shí)效之間;應(yīng)力比為0.5時(shí)合金的疲勞裂紋擴(kuò)展速率比應(yīng)力比為0.1時(shí)的大;取樣方向?qū)α鸭y擴(kuò)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(kuò)展對(duì)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(kuò)展的基本規(guī)律和熟悉影響疲勞裂紋擴(kuò)展的因素是非常必要的。對(duì)疲勞裂紋擴(kuò)展的基本規(guī)律和影響因素進(jìn)行了分析,并舉例應(yīng)用斷裂力學(xué)的理論對(duì)焊接結(jié)構(gòu)疲勞裂紋的擴(kuò)展壽命進(jìn)行了估算。

在相同的斷裂強(qiáng)度因子ｋ的條件下，低ｓｉ（２．２％）時(shí)的水平連鑄灰鑄鐵型材的疲勞裂紋擴(kuò)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(kuò)展速率下降。

板厚對(duì)焊接接頭疲勞強(qiáng)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(duì)于預(yù)腐蝕ld10cz鋁合金進(jìn)行了疲勞試驗(yàn)研究，試驗(yàn)結(jié)果表明腐蝕損傷強(qiáng)烈影響鋁合金的疲勞裂紋擴(kuò)展行為。

完成了q235鋼帶缺口試件的疲勞試驗(yàn),并獲得了裂紋擴(kuò)展過程的數(shù)字圖像。提出了一種改進(jìn)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(kuò)展過程。計(jì)算結(jié)果顯示,q235鋼帶缺口試件的裂紋擴(kuò)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(jìn)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(kuò)展特性。結(jié)果顯示:在自來水中,試驗(yàn)材料的疲勞裂紋擴(kuò)展速率與在空氣中的差別不大,表明自來水對(duì)試驗(yàn)材料的腐蝕作用不明顯;當(dāng)應(yīng)力強(qiáng)度因子范圍δk在(17~32)mpa.m1/2之間變化時(shí),在3.5%氯化鈉水溶液中,試驗(yàn)材料的疲勞裂紋擴(kuò)展速率明顯比在空氣中時(shí)快,表明試驗(yàn)材料同時(shí)受到了腐蝕作用,但當(dāng)應(yīng)力強(qiáng)度因子范圍δk大于32mpa.m1/2時(shí),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(yàn)材料的工程應(yīng)用提供了依據(jù)。

對(duì)服役條件下螺旋焊接管線鋼裂紋擴(kuò)展機(jī)理進(jìn)行了分析,通過試驗(yàn)測定了兩種母材區(qū)和兩種焊縫區(qū)的疲勞裂紋擴(kuò)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(kuò)展速率不同的原因。結(jié)果表明:焊縫疲勞裂紋擴(kuò)展速率快于母材中的疲勞裂紋擴(kuò)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(dòng)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(kuò)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(kuò)展速率da/dn-δk表達(dá)式中,并按標(biāo)規(guī)定取疲勞裂紋擴(kuò)展速率(da/dn)=10-7mm/cycle時(shí)的δk值為疲勞裂紋擴(kuò)展門檻值δkth,分析了應(yīng)力比對(duì)裂紋擴(kuò)展門檻值的影響。

武漢鋼鐵集團(tuán)公司生產(chǎn)的14mnnbq鋼板,碳當(dāng)量較低,焊接性良好,強(qiáng)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(qiáng)度試驗(yàn)的結(jié)果表明,該構(gòu)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jī)車車輛特別是運(yùn)用于青藏鐵路等低溫地區(qū)機(jī)車車輛的最適用材料,是替代目前機(jī)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(yàn)方法,在普通剛性焊接夾具上研究了拘束力和拘束距離對(duì)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(duì)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(jī)玻璃疲勞裂紋擴(kuò)展

通過對(duì)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(qiáng)度、抗拉強(qiáng)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(gè)樣本對(duì)該模型進(jìn)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(shí)測值符合良好

da/dn-dk曲線及疲勞裂紋擴(kuò)展壽命——研究問題：含裂紋體的疲勞裂紋擴(kuò)展規(guī)律，　　疲勞裂紋擴(kuò)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(kuò)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(kuò)展規(guī)律對(duì)于保證機(jī)體結(jié)構(gòu)安全具有重要意義.設(shè)計(jì)了民機(jī)用鋁合金大寬板裂紋擴(kuò)展速率測試用試驗(yàn)件和夾具,進(jìn)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(kuò)展速率測試.討論了應(yīng)力強(qiáng)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(kuò)展速率表征參量的適用性.研究結(jié)果表明:中、高級(jí)應(yīng)力水平作用下,含長裂紋鋁合金大寬板裂紋進(jìn)入快速擴(kuò)展階段,裂紋擴(kuò)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(kuò)展后期,δδ~da/dn曲線在雙對(duì)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(kuò)展速率.

以s195柴油機(jī)鑄鐵缸蓋作為研究對(duì)象,運(yùn)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(jì)算其熱疲勞裂紋擴(kuò)展速度,并擬合出加速熱疲勞裂紋擴(kuò)展系數(shù)與試驗(yàn)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(duì)象,采用屏蔽金屬弧焊與點(diǎn)焊方式,進(jìn)行低溫示波沖擊試驗(yàn)研究,溫度范圍從室溫至-196℃。結(jié)果表明,隨試驗(yàn)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(shí)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(jī)理的主要參數(shù):堆垛層錯(cuò)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(duì)各種測量機(jī)結(jié)構(gòu)材料的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析比較的基礎(chǔ)上,著重論述了鋼件焊接在測量機(jī)應(yīng)用方面的優(yōu)勢,并結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)歷,總結(jié)出了測量機(jī)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(duì)焊接件設(shè)計(jì)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(duì)稱載荷下考慮累計(jì)塑性影響的疲勞裂紋擴(kuò)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(dòng)態(tài)模擬單個(gè)過載峰作用下的裂紋擴(kuò)展行為.采用q345標(biāo)準(zhǔn)緊湊拉伸試樣為研究對(duì)象,分析不同時(shí)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(duì)疲勞裂紋擴(kuò)展速率的影響.結(jié)果表明,過載比的增加,會(huì)得到更大的裂紋擴(kuò)展遲滯區(qū)域以及更小的裂紋擴(kuò)展速率.并將理論模型預(yù)測結(jié)果與有限元結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果吻合.

根據(jù)室內(nèi)對(duì)u71mn50kg·m-1普通碳素鋼鋼軌按三點(diǎn)彎曲標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的試驗(yàn),測定該鋼軌的疲勞裂紋擴(kuò)展速率,即裂紋擴(kuò)展深度a及其對(duì)應(yīng)的循環(huán)次數(shù)n值。利用中值法求得裂紋擴(kuò)展深度對(duì)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(qiáng)度因子幅度δk。根據(jù)paris公式,對(duì)以上兩值取自然對(duì)數(shù)進(jìn)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(kuò)展速率的兩個(gè)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(diǎn)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(dòng)焊、實(shí)芯焊絲co2氣體保護(hù)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(jìn)行z向拉伸試驗(yàn)。結(jié)果表明,鋼板的z向抗拉強(qiáng)度與軋制方向的抗拉強(qiáng)度基本相當(dāng);焊接能使鋼板的z向抗拉強(qiáng)度提高1%～3%;分別采用埋弧自動(dòng)焊、co2氣體保護(hù)焊和手工電弧焊時(shí),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(jì)算層狀撕裂敏感性指數(shù)時(shí),可不考慮焊接方法的影響;推薦采用埋弧自動(dòng)焊或co2氣體保護(hù)焊。