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在恒定的平均应力作用下,考虑焊接接头的实际工况,利用红外热像技术建立了快速预测焊接接头疲劳参数和残余寿命的模型,实现了定量热像法对非均质焊接接头疲劳性能的评估.通过红外热像仪监测焊接接头表面局部热点的变化,定性分析了损伤演化状态.结果表明:定量热像法克服了传统疲劳实验方法的局限性,可快速、准确地确定非均质焊接接头的疲劳性能.同时,通过对疲劳损伤过程中热点区域的实时监测说明其是一种有效的检测方法.

关键词: 定量热像法 , S-N曲线 , 十字焊接接头 , 损伤累积 , 残余寿命

基于有限元法和锁相热像法对含缺陷构件的应力分析与疲劳性能评估

樊俊铃 , 郭强 , 赵延广 , 郭杏林

材料工程 doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2015.08.011

基于有限元法研究含盲孔缺陷构件的应力集中系数 Kt 随盲孔深度 h和盲孔直径φ的变化规律。利用锁相热像法的热弹性分析模式（E‐Mode）研究盲孔附近的应力分布，预测不同深度盲孔的 Kt ，与有限元结果相比较发现吻合良好。通过Altair Li软件中的耗散模式（D‐Mode）和Altair软件分别研究构件在疲劳过程中的固有耗散量和温度信号的变化规律，以评估疲劳损伤的演化过程。以固有耗散和温度信号的变化规律作为疲劳损伤的指标，快速预测带盲孔试件的疲劳极限，进而预测试件的疲劳缺口系数 Kf 。理论计算的结果证明了锁相热像法的有效性。

关键词: 锁相热像法 , 应力集中 , 热弹性应力分析 , 固有耗散 , 疲劳性能

热像法和能量法快速评估Q235钢的疲劳性能

樊俊铃 , 郭杏林 , 吴承伟 , 邓德伟

材料工程

借助热像法和能量法快速确定了单轴循环应力作用下Q235钢的疲劳性能参数,与传统实验结果相比,吻合较好.基于极限能理论假设,建立了Miner线性累积损伤理论的能量模型以预测构件的残余寿命.研究结果表明:热像法和能量法可以在较短的实验周期内快速地确定材料的疲劳极限和S-N曲线等疲劳性能参数；Miner理论的能量模型具有明确的物理意义,能准确预测循环载荷作用下构件的残余寿命.

关键词: 疲劳 , 热像法 , 能量法 , 疲劳极限 , S-N曲线 , 残余寿命

FV520B钢十字焊接接头的疲劳性能

樊俊铃 , 郭杏林 , 吴承伟 , 邓德伟

材料热处理学报

用金相显微镜和扫描电镜观察了FV520B钢焊接接头母材、焊缝及热影响区的微观组织；并通过透射电镜给出了母材和焊缝的微观形貌。结果表明：母材组织为细小均匀的回火马氏体、弥散分布的析出相及高密度位错，而焊缝为粗大的板条马氏体及少量的析出相，说明母材力学性能优于焊缝。利用疲劳实验获得了高平均拉应力下接头的疲劳强度及S-N曲线等。通过对疲劳断口的观察，发现疲劳断裂主要有两种形式：破坏于焊趾处和焊接缺陷处，由于这里严重的应力集中，加速了疲劳裂纹的萌生。

关键词: FV520B钢 , 焊接接头 , 疲劳特性 , 微观组织 , 疲劳机理

基于固有耗散的FV520B钢高周疲劳性能研究

郭强 , 郭杏林 , 樊俊铃 , 吴承伟

金属学报 doi:10.11900/0412.1961.2014.00546

基于固有耗散理论和计算模型,对FV520B钢的高周疲劳性能进行了较为系统的实验研究.结果表明,随着施加的交变应力幅的增大,FV520B钢的固有耗散也不断增大.其变化规律的拐点对应于固有耗散产生机制的转变,从单纯地由材料微结构的可逆运动(位错线在强钉扎点之间的摆动)引起,到由材料微结构的可逆运动和不可逆运动(永久滑移的产生、强钉扎点的脱钉以及位错的增殖)共同引起.并且,固有耗散拐点的应力幅值就是导致材料疲劳损伤累积的临界应力幅值,即疲劳极限.另外,实验还表明,FV520B钢在等幅交变应力下具有相对稳定的损伤演化速率,且损伤演化速率由应力幅值决定,与加载次序无关;每一周加载造成的疲劳损伤也不受加载频率的影响.当FV520B钢在疲劳过程中累积的与微结构不可逆演化相关的固有耗散部分达到一个临界值时,材料即发生疲劳断裂,且这个临界值是一个与加载历史无关的材料常数.

关键词: FV520B钢 , 固有耗散 , 高周疲劳 , 微结构运动

基于Gerber模型的DFR法与结构细节效应

樊俊铃

航空材料学报 doi:10.11868/j.issn.1005-5053.2016.2.013

在实际工程应用中,基于Goodman模型估算结构细节疲劳额定强度(DFR)的方法偏于保守,不够经济.本工作推导基于Gerber模型的DFR值D(应力比R=0.06)的计算公式,引入细节效应系数以考虑多细节对置信度系数和D估算结果的影响;与已有结果的比较发现:基于Gerber模型的D的估算方法能够较大程度地发挥材料的潜能,降低研发成本.利用构件细节额定值系数法,通过单个细节结构的D估算了含多个细节的结构的D.估算结果与试验结果的比较验证了基于Gerber模型的DFR法的准确性和适用性.

关键词: Goodman模型 , Gerber模型 , 细节疲劳额定值 , 细节效应 , 疲劳额定系数