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Ti-6Al-4V超高周疲劳性能研究及可靠性寿命分析

焦胜博 , 程礼 , 陈煊 , 高潮 , 冯宇 , 陈皎 , 鲁凯举

稀有金属材料与工程

运用超声疲劳试验系统和MTS液压伺服疲劳试验系统开展了Ti-6Al-4V钛合金在不同加载频率下的超高周疲劳试验,使用扫描电镜观察了试样断口形貌并对超高周疲劳试验数据进行了可靠性疲劳寿命分析.结果表明:疲劳循环周数超过107以后,Ti-6Al-4V钛合金试样依然会发生疲劳断裂,不存在传统意义上的疲劳极限.裂纹萌生于试样表面和次表面,随着应力水平降低,萌生位置由表面向次表面转变;试样断口平坦,裂纹源呈现类“鱼眼”特征,裂纹萌生于材料次表面微观组织不均匀处,周围出现黑色颗粒海绵状特征;20 Hz和20 kHz两种频率下的试验数据吻合良好,加载频率对材料的疲劳性能没有明显影响;Ti-6Al-4V钛合金材料的超高周疲劳寿命服从3参数威布尔分布,采用单侧容限系数法建立了不同置信度和不同存活率下的疲劳寿命模型,给出了p-γ-S-N曲线.

关键词: 超高周疲劳 , Ti-6Al-4V , 频率效应 , 威布尔分布 , 可靠性寿命 , p-γ-S-N曲线

钛合金超高周疲劳性能试验研究

张海威 , 何宇廷 , 程礼 , 高潮 , 张腾

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2013.3.017

采用ANSYS软件进行模态分析和谐响应分析,确定钛合金(TC17)试样尺寸和试验加载频率.利用弯曲疲劳试验系统进行试样在室温20kHz条件下的超高周疲劳试验.通过分析试验数据,计算得到p-S-N曲线,发现在大于10 7循环时,试样不存在传统意义上的疲劳极限.运用Paris模型从理论上计算得到钛合金(TC17)试样裂纹扩展寿命,发现其不超过中值疲劳寿命的2.1％.

关键词: 钛合金 , 超高周疲劳 , p-S-N曲线 , 裂纹扩展寿命

二维C/SiC复合材料准静态和动态拉伸力学性能

陈煊 , 程礼 , 陈卫 , 李玉龙

复合材料学报 doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160330.002

采用分离式Hopkinson拉杆装置和电子万能试验机研究了二维C/SiC复合材料在4种应变率(0.001、0.010、90.000和350.000 s-1)下的拉伸力学性能,计算并验证了动态试验中的应力平衡状态;采用SEM分析了复合材料在不同应变率下的破坏断口和失效机制;建立了复合材料包含损伤和应变率相关的本构方程.结果表明:二维C/SiC复合材料的应力-应变曲线都表现出非线性的特征.随着应变率的增加,二维C/SiC复合材料的拉伸强度从204MPa增加到270 MPa,增加了33％,这表明复合材料的拉伸强度具有较强的应变率敏感性.复合材料在准静态和动态加载下表现出不同的破坏模式是由材料内部界面行为的应变率效应造成的.

关键词: C/SiC复合材料 , 动态拉伸 , 应变率效应 , 应力平衡 , 本构方程

二维C/SiC复合材料在冲击拉伸下的损伤过程

陈煊 , 陈超 , 程礼 , 陈卫

复合材料学报 doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160606.002

利用分离式霍普金森拉杆实验装置(SHTB)和超高速照相机，对二维 C/SiC 复合材料进行了冲击拉伸力学性能实验研究，同时结合其宏观力学行为，分析了在冲击拉伸载荷作用下的损伤破坏过程。结果表明：材料的应力应变曲线呈明显的非线性特征，其内部损伤破坏和裂纹扩展过程分为四个阶段：损伤积累于第一阶段，裂纹起源于第二阶段，屈服失效于第三个阶段，快速扩展于第四个阶段。

关键词: C/SiC复合材料 , 冲击拉伸 , 霍普金森拉杆 , 损伤过程 , 超高速相机

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