吴楠
,
张显程
,
王正东
,
涂善东
航空材料学报
doi:10.11868/j.issn.1005-5053.2015.6.012
研究了GH4169高温合金在高温条件下小裂纹的萌生和扩展行为.选用单边缺口试样,在650℃下进行应力比R为0.1,频率为0.5Hz的高温低频疲劳试验,采用覆膜法记录裂纹长度.结果表明,在试样缺口根部只存在一条主裂纹,且萌生于夹杂物附近,疲劳小裂纹扩展阶段占全寿命一半以上.利用SEM对断口进行断面微观分析,发现疲劳小裂纹倾向于以半椭圆形向试样内部扩展.同裂纹扩展速率曲线相对比,发现在断裂模式转变处裂纹扩展发生停滞现象,且在裂纹扩展完全由穿晶扩展转变为沿晶扩展之后,裂纹快速长大,导致试样断裂.
关键词:
高温合金
,
小裂纹
,
高温疲劳
,
断裂模式
丁传富
,
刘建中
,
吴学仁
航空材料学报
doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2005.06.003
研究了TC4钛合金和7475铝合金在应力比R=0.5,0和-1恒幅载荷下的长裂纹和小裂纹的扩展行为.小裂纹试验采用单边缺口拉伸试样,裂纹从半圆形缺口根部自然萌生.研究结果显示,TC4钛合金在恒幅载荷下,未显示出小裂纹效应.该现象与小裂纹扩展初期出现明显的裂纹偏析和分叉有关.小裂纹起始寿命较长,裂纹起始寿命约占疲劳寿命的20%～55%.7475-T7351铝合金在低应力比(R≤0)下的低应力强度因子范围内,存在经典的小裂纹效应,小裂纹起始于孔壁表面的第二相质点团或空洞处,夹杂质点团较之单个杂质点对裂纹的萌生更有害,裂纹起始寿命约占疲劳寿命的15%～29%.
关键词:
长裂纹
,
小裂纹
,
小裂纹效应
,
铝合金
,
钛合金
童第华
,
吴学仁
,
刘建中
,
胡本润
,
陈勃
材料工程
doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2015.06.010
铸造钛合金ZTC4在飞机和航空发动机上应用日益广泛.深入研究ZTC4疲劳全寿命预测方法,旨在为航空构件的损伤容限设计和寿命预测探索新的途径.本文以宏观和微观结合的手段,采用板材试样的高周疲劳试验、中心裂纹试样的长裂纹扩展试验和扫描电子显微镜(SEM)的断口分析等三种试验,研究了ZTC4在室温恒幅载荷条件下的疲劳断口特征和裂纹扩展行为;对引起疲劳失效的主要原因-材料初始缺陷(夹杂或气孔)进行了定量表征;基于Newman裂纹闭合模型建立了ZTC4长裂纹的(da/dN)-△Keff基线数据;通过对平板内埋椭圆裂纹的断裂力学分析,从基于微观结构和断口分析统计确定的初始缺陷尺寸出发,对ZTC4在恒幅载荷条件下两种应力比的疲劳全寿命进行了预测和实验验证,得到了具有较好学术意义和工程应用价值的研究结果.
关键词:
铸造钛合金
,
小裂纹
,
疲劳寿命预测
,
裂纹闭合
方秀荣
,
薛河
,
杨富强
稀有金属材料与工程
裂纹长度是影响裂纹尖端力学特性及裂纹扩展速率的重要因素,但现有环境致裂研究中的裂纹类型主要为长裂纹而忽略了小裂纹a本工作采用有限元数值计算的方法,研究高温水环境下具有单边裂纹的镍基合金试样环境致裂过程中小裂纹裂尖力学特征.结果表明小裂纹裂尖具有比长裂纹更高的应力和应变,并使小裂纹具有更高的裂纹扩展趋势.研究中给出了计算小裂纹裂尖塑性区尺寸的修正方法,J积分计算的Irwin修正方法适用于长裂纹,但计算小裂纹条件下的J积分时会产生误差.提出在缺乏成熟理论指导下应采用弹塑性有限元数值计算的方法获取准确的小裂纹裂尖J积分.基于小裂纹与长裂纹裂尖力学特征的明显不同,建议在分析核电结构材料环境致裂时,将裂纹扩展分为小裂纹扩展及长裂纹扩展阶段分别研究.
关键词:
环境致裂
,
小裂纹
,
应力
,
应变
,
J积分
方秀荣
,
薛河
,
马颖化
,
汪卫兵
,
杨富强
材料科学与工程学报
小裂纹条件下的环境致裂是准确预测核电关键构件在役寿命和确定检修周期的重要技术环节,但是目前对小裂纹下的环境致裂扩展少有研究.本文以核电关键材料304作为研究对象,利用断裂力学弹塑性有限元分析研究稳态下小裂纹裂尖的力学特性,研究结果表明,线弹性条件下裂纹长度对裂尖应力应变场影响不大,但是在弹塑性条件下,裂纹长度小于约1mm之后,裂纹长度减小时J积分和CTOD都明显增大,甚至远大于长裂纹条件下的参考值,此时再使用J积分和CTOD来描述裂尖强度会有很大偏差.研究工作对后续研究及工程应用有一定的参考价值.
关键词:
304不锈钢
,
小裂纹
,
环境致裂
