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汽车发动机活塞连杆总成断裂失效分析

王荣

物理测试

采用直读光谱仪、显微硬度机、光学显微镜和扫描电子显微镜等分析手段，对失效的汽车发动机活塞连杆总成断裂原因进行了分析。断裂首先发生于连接大盖，裂纹源位于凹槽端面底部应力集中严重的过渡R处，该处还存在加工刀痕，更加剧了应力集中程度。连杆总成在承受了多次反复冲击载荷后，在该处首先产生了裂纹源，发生了疲劳断裂，之后连杆总成正常运动状态受到破坏，连接螺栓接着发生了一次性韧性断裂。

关键词: 连杆总成 , fatigue cracking , transition R , stress concentration

高强度螺栓断裂失效分析

王荣 , 孙明正

物理测试

高强度螺栓材料为20MnTiB钢，服役时间约24 h发生断裂。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、直读光谱仪、能谱分析仪和显微硬度机等手段，对断裂螺栓进行了宏观、化学成分、氢含量、硬度、金相、能谱和开裂面电子显微形貌分析后，得出该螺栓断裂的主要原因是在使用前已经存在裂纹，造成应力集中，在拉应力的作用下，材料中的氢原子向裂纹尖端移动、富集，使局部氢浓度升高，螺栓发生了氢致延迟脆性断裂。

关键词: 螺栓纹 , cracks , stress concentration

微合金化和余热处理热轧带肋钢筋高低周疲劳性能对比研究

杨雄飞 , Surajit Kumar Paul , Pritam Kumar Rana , Debdulal Das , Sanjay Chandra , Saurabh Kundu

钢铁钒钛 doi:10.7513/j.issn.1004-7638.2015.02.008

通过试验研究,对比分析了微合金化和余热处理带肋钢筋的高周疲劳和低周疲劳性能.研究表明,微合金化钢筋比余热处理钢筋具有更好的疲劳性能.在微合金化和余热处理带肋钢筋的高低周疲劳试验中,观察到在横肋根部裂纹萌生并沿该区域扩展.有限元模拟结果显示在横肋根部出现应力集中,应力三轴度变大.模拟过程中也发现在横肋根部拉应变累积.有限元模拟结果有助于解释试验观察结果,即疲劳裂纹沿热轧带肋钢筋的横肋根部萌生及扩展.

关键词: 余热处理钢筋 , 微合金化钢筋 , 高周疲劳 , 低周疲劳 , 抗震性能 , 应力集中 , 应力三轴度 , 横肋

RESIDUAL STRESS CONCENTRATION AND ITS EFFECTS ON FATIGUE LIMIT AND SHORT CRACK GROWTH

HE Jiawen HU Naisai ZHANG Dingquan Xi'an Jiaotong University , Xi'an , China Professor , Research Institute for Strength of Metals , Xi'an Jiaotong University , Xi'an 710049 , China

金属学报(英文版)

Residual stress concentration at a notch depends on both notch geometry and yield strength of the material.It varies through the depth,and its magnitude may be higher than the theoretical one.Compressive residual.stress concentration at the notch of shot-peened specimen of soft material is easily to he relaxed,with the surface damage during shot-peening results in a mi- nor contribution to the fatigue limit.Compressive residual stress increases the crack closure effect at the notch and may lead to a non-propagating crack.

关键词: residual stress , null , null

压气机整流导向叶片开裂故障分析

熊勇 , 李永斌 , 陈昌达 , 吴萍 , 李巍

机械工程材料

某型号发动机在工作570～600 h后,出现了5起TC11合金压气机整流导向叶片开裂故障,通过对叶片裂纹进行宏、微观检查,断口分析,化学成分分析及材料力学性能测试,确定了裂纹的性质及产生原因,并提出了相应的改进措施.结果表明:故障叶片上的裂纹为起始应力和扩展应力都较小的疲劳裂纹；疲劳裂纹的产生与材质无关,装配应力、发动机工作时产生的共振应力在裂纹源区产生应力集中是导致疲劳裂纹产生的主要原因.通过边界倒圆及在工艺内控制装配间隙,可以延缓疲劳裂纹的萌生.

关键词: 整流导向叶片 , 装配应力 , 共振应力 , 应力集中

构件低周疲劳损伤的金属磁记忆检测试验研究

刘昌奎 , 陈星 , 张兵 , 任吉林 , 董世运 , 陶春虎

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2010.1.014

对18CrNi4A钢缺口试件在三级应力水平下进行了低周疲劳试验和磁记忆信号检测,研究应力集中、疲劳损伤及疲劳应力对磁信号的影响规律.结果表明,利用磁信号H_p(y)曲线突变特征和磁信号梯度K曲线异变峰特征可表征试件损伤位置;采用H′_p(y)=H_p(y)_N-H_p(y)_0的磁信号处理方式,磁信号H′_p(y)曲线过零点与试件断裂位置重合,处理后的磁信号过零法可更有效的表征试件损伤位置;磁信号梯度K_(max)值随疲劳损伤程度的增加而逐渐增加,反映了构件疲劳损伤程度,可表征试件疲劳损伤程度;磁信号与疲劳应力水平存在强烈的相关性,应力水平越大,磁信号值也越大.

关键词: 金属磁记忆 , 应力集中 , 疲劳损伤 , 低周疲劳 , 磁信号

交替层状PP/PPCB中β晶的形成及机理

陈凡 , 李姜 , 郭少云

高分子材料科学与工程

利用多层共挤出设备制备了不同层数的聚丙烯(PP)/聚丙烯+炭黑(PPCB)交替多层材料,利用偏光显微镜和差示扫描量热仪探索了PP/PPCB多层复合材料中β晶的形成和机理.实验结果表明:将多层样品在130℃进行等温结晶后,PP层形成了扇形β晶,成核点位于PP层和PPCB层的界面处.β晶的结晶度与PP层的厚度有关,形成机理与界面处的应力集中有关.当应力集中被消除后不再产生β晶.

关键词: 聚丙烯 , β晶 , 交替层状材料 , 应力集中

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

Sensitivity to Stress Concentration of Steel at High Temperature

钢铁研究学报(英文版)

关键词:

18CrNi4A钢力-磁效应的ANSYS模拟

任吉林 , 舒铭航 , 伍家驹 , 宋凯 , 陈曦 , 陈晨

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2009.11.010

采用大型有限元分析软件ANSYS建立18CrNi4A试样及其周围空气层的有限元模型,对其进行地磁场中拉伸载衙下的力-磁效臆有限几模拟,得出试样应力分布网以及试样表面切向和法向漏磁场分布结果;磁场下应力集中对磁记忆信号的影响进行分析;最后,将模拟结果与实际试验结果进行比对,得出分析结果,为磁记忆检测技术的机理和试验的深入研究提供依据.

关键词: 有限无法 , 力-磁效应 , 磁记忆信号 , 拉伸载荷 , 应力集中