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为研究短裂纹演化行为中复杂的非线性动力学过程,采用改进BP神经网络算法对疲劳短裂纹的演化行为进行表征.该方法采用遗传算法优化确定神经网络的权重,同时集合BP网络算法的局部精确搜索和遗传算法的宏观搜索、全局优化特性,可以综合多个影响因素,反映其隐含的复杂非线性关系.通过对复杂应力状态下高温低周疲劳短裂纹的试验研究及疲劳短裂纹密度和裂纹扩展速率的模拟比较,表明该方法收敛速度更快、计算更精确,基于该方法建立的疲劳短裂纹演化模型合理有效.

关键词: 高温低周疲劳 , 短裂纹 , 改进神经网络 , 裂纹密度 , 裂纹扩展速率

疲劳短裂纹扩展速率的模型探索

何子淑 , 梁益龙

物理测试

通过对35SiMnMoV复相钢的常温疲劳试验和GH4049镍基高温合金的高温疲劳试验研究,获得了大量的试验数据和得出了相应的裂纹扩展行为规律.结合中外文献对疲劳短裂纹的研究结果,在试验结论和理论知识的基础上,根据疲劳短裂纹扩展速率与微观参量之间的关系,并初步探索建立了用微观参量来表达的短裂纹扩展速率表达式的模型.

关键词: 短裂纹 , 扩展速率 , 微观参量 , 模型

氢对347L不锈钢堆焊层的低频疲劳特性的影响

邱昆彪 , 郭世行 , 蔡敏 , 徐坚

机械工程材料 doi:10.3969/j.issn.1000-3738.2000.03.006

应用弹塑性断裂力学和ΔJ参数,研究了原始状态与热渗氢后347L不锈钢堆焊层短裂纹的疲劳破坏特性.并用da/dN=C(ΔJ)n计算了裂纹扩展速度和门槛值.结果表明,在氢的作用下,347L钢堆焊层裂纹扩展的门槛值(ΔJth),从355×10-6MN/m,下降为热渗氢后的252×10-6MN/m,da/dN～ΔJ曲线也比原始状态的向左移,提高了裂纹扩展速度.断口分析表明,氢既有在柱状晶界及滑移面上位错塞积处聚集,促进脆化的作用,同时还有与交变载荷的动态协同作用.

关键词: 堆焊层 , 短裂纹 , 热渗氢 , da/dN～ΔJ关系 , 门槛值

高温低周疲劳短裂纹萌生的数值模拟

王正 , 谭伟同 , 王璐 , 陈楠

机械工程材料

基于大量的高温低周疲劳试验,编写Matlab程序修正voronoi多边形模拟了20钢表面的显微组织;用有限元软件计算得到了不同试验条件下试样表面的应力、应变状态;以基础能量表征晶界及滑移带抵抗裂纹萌生的能力,改进位错累积理论并计算获得了裂纹的萌生寿命,实现了对低碳钢高温低周疲劳短裂纹萌生的数值模拟.结果表明:在高温下,疲劳短裂纹主要萌生于应力集中处的驻留滑移带及不稳定晶界上,受表面显微组织的影响,既有沿晶萌生又有穿晶萌生;修正的voronoi多边形很好地反映了表面显微组织,数值模拟能够准确再现不同循环次数下疲劳短裂纹的群体萌生行为.

关键词: 高温 , 低周疲劳 , 短裂纹 , 萌生寿命 , 数值模拟

在氢环境中16Mng钢的短裂纹低频疲劳特性

钟曼英 , 王晓林

中国腐蚀与防护学报

研究了在氢环境中１６Ｍｎｇ钢的低频短裂纹扩展规律。应用弹塑性断裂力学和△Ｊ参数，用ｄａ／ｄＮ＝Ｃ（△Ｊ）ｎ计算裂纹的扩散速率。结果表明ｄａ／ｄＮ～△Ｊ关系曲线分三个阶段；并得到了在氢环境中裂纹扩展的门槛值△Ｊ（ｔｈ）。用金相法考察了裂纹扩展的途径。

关键词: 短裂纹 , Low frequency fatigue , da／dN～△J relations , Threshold value

低周疲劳表面裂纹演化进程分析

孙道恒 , 孙训方 , 刘先斌

材料科学与工程学报 doi:10.3969/j.issn.1673-2812.2000.04.014

低周疲劳表面裂纹演化可能具有非线性动力学特征。对1Cr18Ni9Ti光滑试样进行了低周疲劳实验，在对裂纹进行分类的基础上，将裂纹演化划分为多裂纹相互作用和局域主裂纹控制两个阶段。从非线性动力学角度给出了短裂纹的新的定义。指出裂纹演化两个阶段对材料疲劳损伤破坏过程的贡献。

关键词: 低周疲劳 , 短裂纹 , 非线性动力学 , 分岔

表面滚压对LZ50车轴钢疲劳短裂纹行为的影响

杨冰 , 赵永翔

金属学报 doi:10.3724/SP.J.1037.2012.00169

完成了6根表面经滚压处理的漏斗形圆棒试样疲劳短裂纹复型实验,结果表明其短裂纹行为表现出明显的微观结构短裂纹(MSC)和物理短裂纹(PSC)2阶段特征.在MSC阶段,由于不同微观结构障碍的阻碍,主导短裂纹出现2次较明显的扩展减速,进入PSC阶段后,随着主导短裂纹尺度的增长,该现象不再显著.与表面未经滚压的试样相比,在给定主导短裂纹尺度条件下,滚压试样的裂纹扩展速率低得多,这种差异在MSC阶段可达1个数量级.滚压试样平均疲劳寿命达到未滚压试样的6.4倍.表面滚压处理有效抑制了微裂纹的形核与合并,改善了局部微观结构条件,并推迟了MSC与PSC过渡阶段的到来,提高了材料的抗疲劳性能.对主导短裂纹尺度、疲劳寿命分数和有效短裂纹密度3种特征参量进行分析,确定了其良好假设分布和统计演化规律.

关键词: 疲劳 , 短裂纹 , 表面滚压 , 扩展率 , LZ50车轴钢

热暴露对γ-TiAl合金表面缺陷损伤容限的影响

黄民 , 黄泽文

材料科学与工艺 doi:10.11951/j.issn.1005-0299.20160106

研究了热暴露(700 ℃,10 000 h)对高强度全片层γ-TiAl合金Ti-44Al-4Nb-4Hf-0.2Si-1B表面缺陷损伤容限的影响,采用扫描电子显微镜研究了热暴露导致γ-TiAl合金的显微组织变化,并将之与在交变载荷下的表面短裂纹行为和长裂纹扩展行为联系起来.研究发现,在热暴露后,该合金的疲劳强度提高,且长疲劳裂纹启裂门槛值改善,但热暴露导致该合金短裂纹效应的尺寸范围明显增大.采用Kitagawa-Takahashi线图的形式总结和分析了实验结果,分析了热暴露引起的疲劳强化、疲劳失效的非安全短裂纹的尺寸变化以及长裂纹的启裂门槛值的变化,定量确定了热暴露对表面缺陷的损伤容限.长期热暴露所导致的材料内部应力释放、偏聚缓解、缺陷钝化显著影响裂纹尖端的应力状态,更有利于增大长裂纹的启裂抗力并减缓长裂纹的扩展速率.

关键词: γ-TiAl合金 , Kitagawa-Takahashi , 长期热暴露 , 短裂纹 , 门槛值

2．25CrMoV 钢于夹杂物和晶界处开裂低周疲劳裂纹扩展的原位观测

吴海利 , 安春香 , 王朋 , 丁玉明 , 王德强

机械工程材料 doi:10.11973/jxgccl201603004

对汽轮机转子用2．25CrMoV 钢在真空常温条件下进行高应力低周疲劳试验，对试样中起源于夹杂物和晶界等典型缺陷处的裂纹扩展进行了原位连续观测，研究了典型缺陷对疲劳裂纹萌生和初期扩展的影响.结果表明：在高应力循环载荷作用下，夹杂物的形状和尺寸对疲劳裂纹的扩展无明显影响，夹杂物处萌生裂纹的扩展速率小于晶界处萌生裂纹的扩展速率；短裂纹群体效应和滑移线快速增殖的共同作用是导致试样疲劳破坏的主要原因.

关键词: 2.25CrMoV 钢 , 夹杂物 , 晶界 , 短裂纹 , 低周疲劳