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GCr15轴承钢超高周疲劳性能与夹杂物相关性 被引量:39
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作者 李永德 杨振国 +2 位作者 李守新 柳洋波 陈树铭 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2008年第8期968-972,共5页
真空冶炼与电渣重熔2种工艺制备的GCr15轴承钢的超高周疲劳测试结果表明,电渣重熔能更好地控制钢中夹杂尺寸及其分散性,因此具有较好的疲劳性能.实验与理论分析表明,对于一定强度的材料,疲劳萌生处的颗粒亮区(GBF)边界处的应力强度因子... 真空冶炼与电渣重熔2种工艺制备的GCr15轴承钢的超高周疲劳测试结果表明,电渣重熔能更好地控制钢中夹杂尺寸及其分散性,因此具有较好的疲劳性能.实验与理论分析表明,对于一定强度的材料,疲劳萌生处的颗粒亮区(GBF)边界处的应力强度因子范围(ΔK_(GBF))为一恒定值,且随材料的屈服强度增加ΔK_(GBF)逐渐减小。 展开更多
关键词 GCR15轴承钢 超高周疲劳 电渣重熔 颗粒亮区(GBF) 临界夹杂尺寸
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金属材料超高周疲劳研究综述 被引量:26
2
作者 鲁连涛 张卫华 《机械强度》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期388-394,共7页
从20世纪80年代日本的学者提出钢铁材料在超过107的应力循环出现疲劳破坏的现象后,到20世纪90年代这一现象得到欧洲学者的重视,并通过很多合金的1010应力循环的超声疲劳实验数据证明这一现象的存在。至此,超高周疲劳研究在国际上逐渐成... 从20世纪80年代日本的学者提出钢铁材料在超过107的应力循环出现疲劳破坏的现象后,到20世纪90年代这一现象得到欧洲学者的重视,并通过很多合金的1010应力循环的超声疲劳实验数据证明这一现象的存在。至此,超高周疲劳研究在国际上逐渐成为疲劳研究领域的一个热点。文中论述金属材料超高周疲劳研究的背景及意义,介绍最近几年超高周疲劳的研究成果,回顾金属疲劳研究的历史,明确超高周疲劳在疲劳研究史上的地位,提出今后超高周疲劳研究的课题。 展开更多
关键词 超高周疲劳 表面裂纹萌生 内部裂纹萌生 S-N曲线
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超高周疲劳研究现状及展望 被引量:20
3
作者 周承恩 谢季佳 洪友士 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2004年第5期526-533,共8页
超高周疲劳是指疲劳周次达到 10 8及其以上时材料的疲劳行为。与一般认识的疲劳行为不同之处是 ,超高周疲劳发生在传统疲劳极限以下 ,因此研究超高周疲劳行为有助于进一步理解疲劳的本质和疲劳机理。文中综述近几年超高周疲劳研究的进... 超高周疲劳是指疲劳周次达到 10 8及其以上时材料的疲劳行为。与一般认识的疲劳行为不同之处是 ,超高周疲劳发生在传统疲劳极限以下 ,因此研究超高周疲劳行为有助于进一步理解疲劳的本质和疲劳机理。文中综述近几年超高周疲劳研究的进展 ,包括超高周疲劳的典型特征 ,如S—N曲线的特点、断口特征、断面上的鱼眼形貌以及裂纹的起源与扩展特征等 ;分析疲劳机理和相关的模型以及简要探讨影响超高周疲劳的一些因素 ,如加载频率、加载方式、氢的作用等。 展开更多
关键词 超高周疲劳 疲劳机理 疲劳极限 内部裂纹起源
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金属材料超高周疲劳研究进展 被引量:22
4
作者 胡燕慧 张峥 +1 位作者 钟群鹏 韩邦成 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2009年第6期979-985,共7页
随着机械装备很多关键零部件设计寿命的提高,超高周疲劳研究已经成为工程材料研究领域一个新的热点问题,近几十年来在世界各地得到广泛开展。文中综述国内外金属材料超高周疲劳研究取得的成果,特别是近十年来在金属材料超高周疲劳试验... 随着机械装备很多关键零部件设计寿命的提高,超高周疲劳研究已经成为工程材料研究领域一个新的热点问题,近几十年来在世界各地得到广泛开展。文中综述国内外金属材料超高周疲劳研究取得的成果,特别是近十年来在金属材料超高周疲劳试验方法、疲劳行为特征、机理和寿命预测等方面的进展,重点讨论超高周疲劳裂纹萌生和扩展的研究中得到的试验结果和形成的理论模型。指出超高周疲劳研究现有理论和计算模型存在的不足,并提出几个值得进一步研究的问题和有价值的研究方法。 展开更多
关键词 超高周疲劳 超声疲劳试验机 S-N曲线 内部裂纹萌生 疲劳寿命预测
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Effect of main inclusions on crack initiation in bearing steel in the very high cycle fatigue regime 被引量:15
5
作者 Chao Gu Yan-ping Bao +2 位作者 Peng Gan Min Wang Jin-shan He 《International Journal of Minerals,Metallurgy and Materials》 SCIE EI CAS CSCD 2018年第6期623-629,共7页
This work aims to investigate the effect of main inclusions on crack initiation in bearing steel in the very high cycle fatigue(VHCF) regime. The size and type of inclusions in the steel were quantitatively analyzed... This work aims to investigate the effect of main inclusions on crack initiation in bearing steel in the very high cycle fatigue(VHCF) regime. The size and type of inclusions in the steel were quantitatively analyzed, and VHCF tests were performed. Some fatigue cracks were found to be initiated in the gaps between inclusions(Al2 O3, Mg O-Al2 O3) and the matrix, while other cracks originated from the interior of inclusions(Ti N, Mn S). To explain the related mechanism, the tessellated stresses between inclusions and the matrix were calculated and compared with the yield stress of the matrix. Results revealed that the inclusions could be classified into two types under VHCF; of these two, only one type could be regarded as holes. Findings in this research provide a better understanding of how inclusions affect the high cycle fatigue properties of bearing steel. 展开更多
关键词 very high cycle fatigue bearing steel INCLUSIONS tessellated slress crack initiation
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高速列车用6065A铝合金超高周疲劳性能试验研究 被引量:15
6
作者 闫桂玲 王弘 +1 位作者 康国政 代景安 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期67-71,共5页
对圆柱形和板状2种6065A铝合金试件进行20 kHz,106~1010周次的对称拉压超声疲劳试验,并用扫描电镜显微分析技术分析疲劳断口.结果表明:这2种形状的6065A铝合金试件的S—N曲线与传统无限寿命型疲劳曲线不同,而是呈现阶梯下降型特征,疲... 对圆柱形和板状2种6065A铝合金试件进行20 kHz,106~1010周次的对称拉压超声疲劳试验,并用扫描电镜显微分析技术分析疲劳断口.结果表明:这2种形状的6065A铝合金试件的S—N曲线与传统无限寿命型疲劳曲线不同,而是呈现阶梯下降型特征,疲劳寿命大于107周次的试件仍会发生疲劳断裂;试件的疲劳裂纹以剪切方式沿与试件轴向成约45°方向扩展;圆柱形试件S—N曲线的阶梯下降型特征对应着疲劳裂纹的双萌生机制,在疲劳寿命较低的低周、高周阶段,试件表面局部应力或应变集中区成为疲劳裂纹源;在寿命较高的超高周阶段,试件次表面或内部存在的缺陷成为疲劳裂纹萌生有利的位置;板状试件的疲劳性能明显低于圆柱形试件,其疲劳裂纹呈现多源形核特征,且以表面裂纹萌生为主. 展开更多
关键词 高速列车 铝合金 超高周 疲劳性能 疲劳裂纹萌生
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高频载荷下高强钢的超高周疲劳及热耗散研究 被引量:15
7
作者 薛红前 杨斌堂 C.Bathias 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期49-53,共5页
应用超声疲劳试验技术,对两种高强度钢(42CrMo4,100Cr6)在20kHz频率下的超高周疲劳性能进行测试分析。实验结果表明:两种钢的S-N曲线在106周发生了明显的变化,出现了水平渐近线。尽管23个42CrMo4钢试样用于1010周的疲劳试验,但在8.76... 应用超声疲劳试验技术,对两种高强度钢(42CrMo4,100Cr6)在20kHz频率下的超高周疲劳性能进行测试分析。实验结果表明:两种钢的S-N曲线在106周发生了明显的变化,出现了水平渐近线。尽管23个42CrMo4钢试样用于1010周的疲劳试验,但在8.76×107循环周次以上,没有疲劳破坏发生,42CrMo4钢存在疲劳极限,而100Cr6钢的S-N曲线呈现台阶型。高精度热成像仪检测不同载荷条件下疲劳试样温度的变化结果显示:温度的变化与试验材料和加载水平有关。试样温度的快速升高发生在超声疲劳试验的初期,温度的变化反映了材料内部的热耗散过程。裂纹萌生后,微裂纹处不可逆的局部塑性变形导致裂纹萌生区温度急剧升高,疲劳试样内部温度场的变化反映材料的疲劳损伤过程。SEM观察表明:在长寿命区,疲劳裂纹常萌生于试样内部或次表层组织缺陷处。 展开更多
关键词 超声疲劳 高强度钢 超高周疲劳 42CrMo4 100Cr6 热耗散
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25Cr2Ni2MoV钢焊接接头的超高周疲劳特性 被引量:15
8
作者 刘龙隆 轩福贞 朱明亮 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期25-31,共7页
对25Cr2Ni2MoV钢焊接接头开展常温拉压条件下的超高周疲劳试验,并对失效试样进行断口分析,研究焊接接头的疲劳失效机理。结果表明,疲劳寿命曲线呈现阶梯状:在高应力短寿命区,疲劳断裂发生在试样母材区较多,多为表面或次表面夹杂物裂纹萌... 对25Cr2Ni2MoV钢焊接接头开展常温拉压条件下的超高周疲劳试验,并对失效试样进行断口分析,研究焊接接头的疲劳失效机理。结果表明,疲劳寿命曲线呈现阶梯状:在高应力短寿命区,疲劳断裂发生在试样母材区较多,多为表面或次表面夹杂物裂纹萌生;在低应力长寿命区,疲劳断裂发生在试样焊缝区较多,多为内部气孔裂纹萌生。断口分析发现:缺陷(裂纹源)尺寸较小或者越靠近试样内部,疲劳寿命越长,且较小缺陷同内部较大缺陷具有相似的裂纹萌生潜力。通过有限元模拟疲劳试样内部微缺陷处的应力分布得出,焊缝区气孔和夹杂物周围的应力集中程度大于母材区夹杂物。结合断口分析发现,母材区弥散分布的粒状颗粒夹杂物数量较多,并且聚集起来会形成更大的缺陷,相比焊缝区夹杂物更容易萌生疲劳裂纹。 展开更多
关键词 焊接接头 超高周疲劳 裂纹萌生 气孔 夹杂物
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钢的超高周疲劳性能及其影响因素研究进展 被引量:11
9
作者 张志军 何柏林 李力 《钢铁》 CAS CSCD 北大核心 2016年第10期62-68,共7页
在现代工业中,许多钢结构被要求承受108以上的疲劳载荷,钢的超高周疲劳性能研究已成为疲劳研究领域的一大热点。对当前国内外钢的超高周疲劳性能及其影响因素研究进行了综述,主要介绍了超高周疲劳S-N曲线、超高周疲劳裂纹萌生和扩展机... 在现代工业中,许多钢结构被要求承受108以上的疲劳载荷,钢的超高周疲劳性能研究已成为疲劳研究领域的一大热点。对当前国内外钢的超高周疲劳性能及其影响因素研究进行了综述,主要介绍了超高周疲劳S-N曲线、超高周疲劳裂纹萌生和扩展机理以及几个超高周疲劳性能影响因素,并提出了以后在超高周疲劳问题研究中需要进一步研究的方向,为当前超高周疲劳研究提供一个参考。 展开更多
关键词 超高周疲劳 S-N曲线 裂纹萌生与扩展 影响因素
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60Si2CrVA高强度弹簧钢的超高周疲劳破坏行为 被引量:9
10
作者 赵海民 惠卫军 +2 位作者 聂义宏 翁宇庆 董瀚 《材料研究学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期526-532,共7页
进行超声波疲劳和疲劳裂纹扩展速率实验,研究了3种60Si2CrVA弹簧钢的超高周疲劳破坏行为.结果表明,60Si2CrVA弹簧钢的超高周疲劳性能主要与其中夹杂物的尺寸有关,即随着夹杂物尺寸的减小,钢的疲劳寿命和疲劳强度均逐渐提高.对于内部夹... 进行超声波疲劳和疲劳裂纹扩展速率实验,研究了3种60Si2CrVA弹簧钢的超高周疲劳破坏行为.结果表明,60Si2CrVA弹簧钢的超高周疲劳性能主要与其中夹杂物的尺寸有关,即随着夹杂物尺寸的减小,钢的疲劳寿命和疲劳强度均逐渐提高.对于内部夹杂物引起的疲劳破坏,在低应力幅、高循环周次(约大于10~6 cyc)条件下,在夹杂物周围的鱼眼处往往存在粗糙的粒状区域(GBF).对于A-60钢,随着疲劳源夹杂物处应力场强度因子幅的减小,疲劳寿命增加;而GBF处的应力场强度因子幅并不随疲劳寿命变化而变化,基本为一常数(平均值为4.6 MPa·m^(1/2)),与疲劳裂纹扩展门槛值(4.3 MPa·m^(1/2))接近. 展开更多
关键词 金属材料 60Si2CrVA弹簧钢 超高周疲劳 疲劳裂纹扩展速率 非金属夹杂物
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焊接结构超高周疲劳主S-N曲线拟合及寿命预测方法 被引量:8
11
作者 周韶泽 郭硕 +2 位作者 陈秉智 张军 兆文忠 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期76-82,I0008,共8页
超声波疲劳试验是获得焊接接头超高周疲劳强度的实用方法.目前还没有有效方法能够预测和评估任意焊接接头形式的超声超高周疲劳寿命.文中提出了一种超声简谐共振条件下,评估焊接接头疲劳寿命的瞬态结构应力法,以及超声超高周疲劳主S-N... 超声波疲劳试验是获得焊接接头超高周疲劳强度的实用方法.目前还没有有效方法能够预测和评估任意焊接接头形式的超声超高周疲劳寿命.文中提出了一种超声简谐共振条件下,评估焊接接头疲劳寿命的瞬态结构应力法,以及超声超高周疲劳主S-N曲线拟合方法.基于已公开的300个焊接接头试验数据,拟合了铝合金焊接接头20 kHz超高周主S-N曲线.通过共振模型瞬态仿真分析,后雨流计数获得响应等效结构应力谱,与超高周疲劳主S-N曲线预测焊接结构疲劳寿命.结果表明,结构应力集中系数不会因焊接接头受到振动或外载大小变化而改变;拟合的超高周疲劳主S-N曲线是一条新的m=16.5的窄带,将主S-N曲线法理论的适用范围拓展到了超高周区域,可用于任意接头形式的焊接结构件超声振动超高周疲劳寿命预测. 展开更多
关键词 超高周疲劳 结构应力法 焊接接头 主S-N曲线 超声波振动
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氢对60Si2CrVA弹簧钢超高周疲劳性能的影响 被引量:9
12
作者 周超 张永健 +1 位作者 惠卫军 王磊 《钢铁研究学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第9期45-51,共7页
利用TDS氢热分析及超声波疲劳等试验方法研究了3种不同氢含量的超高强度弹簧钢60Si2CrVA的超高周疲劳性能。TDS分析结果表明,电解充氢样(CH样)的氢逸出曲线在低温侧有一个强的氢逸出峰,在高温侧有一个弱的氢逸出峰;淬回火样(QT样)和真... 利用TDS氢热分析及超声波疲劳等试验方法研究了3种不同氢含量的超高强度弹簧钢60Si2CrVA的超高周疲劳性能。TDS分析结果表明,电解充氢样(CH样)的氢逸出曲线在低温侧有一个强的氢逸出峰,在高温侧有一个弱的氢逸出峰;淬回火样(QT样)和真空处理样(VT样)则仅在高温侧附近有一弱的氢逸出峰。3种氢含量试样的疲劳断口均以包含GBF(粒状亮区)的内部夹杂起裂方式为主。随着氢含量的增加,GBF区的面积增加而试样在109周次下的疲劳强度显著下降。 展开更多
关键词 超高周疲劳 60Si2CrVA弹簧钢 非金属夹杂物
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缺口应力集中对5083-H111铝合金超高周疲劳性能的影响 被引量:8
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作者 闫桂玲 王弘 +1 位作者 康国政 董轩成 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第5期944-950,共7页
为正确评价超高周范围内带缺口的5083-H111铝合金疲劳强度的降低程度和疲劳强度对缺口的敏感程度,用20kHz的超声疲劳实验技术分别对漏斗形光滑试件、缺口(2种)试件进行了1065-10^10周次的对称拉压超声疲劳实验,并用扫描电镜分析了... 为正确评价超高周范围内带缺口的5083-H111铝合金疲劳强度的降低程度和疲劳强度对缺口的敏感程度,用20kHz的超声疲劳实验技术分别对漏斗形光滑试件、缺口(2种)试件进行了1065-10^10周次的对称拉压超声疲劳实验,并用扫描电镜分析了疲劳断口形貌.结果表明:在10^10周次内,光滑和缺口试件疲劳曲线分别表现出极限平台型和连续下降型特征,缺口显著降低了5083-H111铝合金的疲劳性能;绝大部分试件疲劳裂纹萌生于表面,断口上没有观察到“鱼眼”形貌特征.理论应力集中系数为1.94的试件疲劳弧线成凹形,理论应力集中系数为2.90的试件裂纹源分布在断口四周;不同的疲劳裂纹萌生机制使得缺口应力集中对疲劳性能的影响规律不同,对于只有一种表面裂纹萌生机制的5083-H111铝合金,超高周范围内疲劳缺口系数和疲劳缺口敏感系数均随着疲劳寿命的增加而增加. 展开更多
关键词 5083-H111铝合金 超高周疲劳 疲劳断口 缺口应力集中 疲劳缺口系数 疲劳缺口敏感系数
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Fatigue Crack Initiation Potential from Defects in terms of Local Stress Analysis 被引量:7
14
作者 ZHU Mingliang XUAN Fuzhen 《Chinese Journal of Mechanical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2014年第3期496-503,共8页
The competition of surface and subsurface crack initiation induced failure is critical to understand very high cycle fatigue(VHCF) behavior, which necessitates the elucidation of the underlying mechanisms for the tr... The competition of surface and subsurface crack initiation induced failure is critical to understand very high cycle fatigue(VHCF) behavior, which necessitates the elucidation of the underlying mechanisms for the transition of crack initiation from surface to interior defects. Crack initiation potential in materials containing defects is investigated numerically by focusing on defect types, size, shape, location, and residual stress influences. Results show that the crack initiation potency is higher in case of serious property mismatching between matrix and defects, and higher strength materials are more sensitive to soft inclusions(elastic modulus lower than the matrix). The stress localization around inclusions are correlated to interior crack initiation mechanisms in the VHCF regime such as inclusion-matrix debonding at soft inclusions and inclusion-cracking for hard inclusions(elastic modulus higher than the matrix). It is easier to emanate cracks from the subsurface pores with the depth 0.7 times as large as their diameter. There exists an inclusion size independent region for crack incubation, outside which crack initiation will transfer from the subsurface soft inclusion to the interior larger one. As for elliptical inclusions, reducing the short-axis length can decrease the crack nucleation potential and promote the interior crack formation, whereas the long-axis length controls the site of peak stress concentration. The compressive residual stress at surface is helpful to shift crack initiation from surface to interior inclusions. Some relaxation of residual stress can not change the inherent crack initiation from interior inclusions in the VHCF regime. The work reveals the crack initiation potential and the transition among various defects under the influences of both intrinsic and extrinsic factors in the VHCF regime, and is helpful to understand the failure mechanism of materials containing defects under long-term cyclic loadings. 展开更多
关键词 very high cycle fatigue crack initiation INCLUSION PORE local stress
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转向架用SMA490BW钢焊接接头超高周疲劳性能 被引量:8
15
作者 何柏林 叶斌 +2 位作者 邓海鹏 李力 魏康 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期31-37,162,共8页
采用超声疲劳试验方法对SMA490BW钢焊接接头的超高周疲劳性能进行研究,通过X射线应力仪对焊接试样残余应力进行测试,采用扫描电镜对疲劳裂纹的萌生、扩展及疲劳断裂机理进行观察和分析.结果表明,SMA490BW钢母材的疲劳性能远高于焊接接头... 采用超声疲劳试验方法对SMA490BW钢焊接接头的超高周疲劳性能进行研究,通过X射线应力仪对焊接试样残余应力进行测试,采用扫描电镜对疲劳裂纹的萌生、扩展及疲劳断裂机理进行观察和分析.结果表明,SMA490BW钢母材的疲劳性能远高于焊接接头,在1×108循环周次条件下,接头的疲劳强度为141 MPa,仅为母材的44.2%.接头裂纹主要萌生于焊趾表面缺陷处,疲劳断裂机理表现为准解理断裂,并伴有塑性变形痕迹.焊趾处几何不连续造成的应力集中和焊缝及其附近区域一定的残余拉应力,以及接头各微区组织和性能的不均匀性,是导致焊接接头疲劳性能偏低的主要原因. 展开更多
关键词 焊接接头 超高周疲劳 裂纹萌生 残余应力 应力集中
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表面粗糙度对Ti-6Al-4V合金超高周疲劳性能的影响 被引量:8
16
作者 朱莉娜 邓彩艳 +1 位作者 王东坡 胡绳荪 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期583-591,共9页
采用自行研制的超声疲劳实验装置,研究不同表面粗糙度下Ti-6Al-4V合金的超高周疲劳性能.结果表明,当表面凹痕宽深比a/c(a为凹痕宽度,c为凹痕深度)在2~10之间时,Ti-6Al-4V合金的临界凹痕深度在0.49~1.10μm之间.当表面凹痕深度小于... 采用自行研制的超声疲劳实验装置,研究不同表面粗糙度下Ti-6Al-4V合金的超高周疲劳性能.结果表明,当表面凹痕宽深比a/c(a为凹痕宽度,c为凹痕深度)在2~10之间时,Ti-6Al-4V合金的临界凹痕深度在0.49~1.10μm之间.当表面凹痕深度小于临界深度时,表面粗糙度对Ti-6Al-4V合金的超高周疲劳性能没有影响.当表面凹痕深度大于临界深度时,Ti-6Al-4V合金疲劳寿命随表面粗糙度的增加而下降,并且随着循环周次的增加,Ti-6Al-4V合金疲劳性能对表面粗糙度的敏感性下降.随着表面粗糙度的增加,Ti-6Al-4V合金超高周疲劳裂纹的萌生方式发生变化.超高周疲劳裂纹源有由一个向多个、由内部向次表面转移的趋势;当表面凹痕深度增加到一定程度后,在超高周疲劳寿命区间,Ti-6Al-4V合金疲劳寿命随粗糙度的增加而大幅下降.疲劳裂纹全部从合金表面凹痕根部处萌生,没有内部萌生的情况. 展开更多
关键词 TI-6AL-4V合金 超高周疲劳 表面粗糙度
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环境介质对40Cr结构钢高周和超高周疲劳行为的影响 被引量:7
17
作者 钱桂安 洪友士 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期1356-1363,共8页
选用40Cr结构钢,分别在空气、水和3.5%NaCl水溶液中进行旋转弯曲疲劳实验,研究环境介质对该结构钢高周和超高周疲劳特性的影响.结果表明,40Cr钢在水环境中的疲劳强度比在空气中明显降低;在3.5%NaCl水溶液环境中的疲劳强度比在水中低.断... 选用40Cr结构钢,分别在空气、水和3.5%NaCl水溶液中进行旋转弯曲疲劳实验,研究环境介质对该结构钢高周和超高周疲劳特性的影响.结果表明,40Cr钢在水环境中的疲劳强度比在空气中明显降低;在3.5%NaCl水溶液环境中的疲劳强度比在水中低.断面观察显示,在水和3.5%NaCl水溶液中,疲劳裂纹多源萌生;在稳态扩展阶段,裂纹沿晶界扩展并存在广泛分布的沿晶二次裂纹. 展开更多
关键词 40Cr结构钢 超高周疲劳 环境介质 疲劳强度 疲劳裂纹萌生
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TC17合金超高周疲劳裂纹萌生机理 被引量:7
18
作者 刘汉青 何超 +1 位作者 黄志勇 王清远 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期1047-1054,共8页
通过实验研究了2种频率(110 Hz和20 k Hz)循环载荷作用下航空发动机叶片材料TC17合金的超高周疲劳失效行为,分析了不同失效形式下的裂纹萌生机理。结果表明,TC17合金在2种实验载荷频率下均存在表面和内部萌生裂纹诱发疲劳失效2种失效形... 通过实验研究了2种频率(110 Hz和20 k Hz)循环载荷作用下航空发动机叶片材料TC17合金的超高周疲劳失效行为,分析了不同失效形式下的裂纹萌生机理。结果表明,TC17合金在2种实验载荷频率下均存在表面和内部萌生裂纹诱发疲劳失效2种失效形式,表面萌生裂纹诱发的疲劳失效主要是由加工缺陷和循环载荷作用下试样表面滑移处应力集中引起的横向裂纹所致,内部萌生裂纹诱发的疲劳失效是由循环载荷作用下材料初生α相的滑移断裂所致。失效机理的不同使得材料的应力-疲劳寿命(S-N)曲线呈双线性,载荷频率对TC17合金的裂纹萌生形式和萌生机理的影响不显著。建立了基于薄弱取向晶粒区域尺寸的疲劳强度预测模型,模型预测值与实验值吻合较好。 展开更多
关键词 TC17合金 超高周疲劳 失效机理 滑移断裂
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纤维增强树脂基复合材料超高周疲劳研究进展 被引量:5
19
作者 吴涛 姚卫星 黄杰 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期210-218,共9页
纤维增强树脂基复合材料(Fiber reinforced plastic,FRP)具有强度高、密度低、抗疲劳、可设计性强等优点,自被开发以后便迅速在航空航天等现代工程领域得到广泛应用。随着对FRP失效机理研究的深入及工程设计水平的提高,工程中FRP材料的... 纤维增强树脂基复合材料(Fiber reinforced plastic,FRP)具有强度高、密度低、抗疲劳、可设计性强等优点,自被开发以后便迅速在航空航天等现代工程领域得到广泛应用。随着对FRP失效机理研究的深入及工程设计水平的提高,工程中FRP材料的设计许用值逐渐提高,FRP材料的疲劳问题变得不容忽视。尤其是高铁、飞机结构中的FRP材料,常常由于气动原因承受着高频振动载荷,从而引发FRP材料的超高周疲劳(Very high cycle fatigue,VHCF)失效问题。对FRP材料的超高周疲劳问题的研究主要分为四个方面:(1)FRP超高周疲劳试验方法;(2)FRP超高周疲劳损伤机理;(3)FRP超高周疲劳性能曲线特征;(4)FRP超高周疲劳寿命预测方法。其中疲劳试验方法为研究提供基本试验数据,是所有研究中最基础的部分。FRP超高周疲劳试验技术主要沿用金属材料的超高周疲劳试验方法,但由于FRP材料阻尼大、导热性差且对温度敏感,难以直接提高试验的加载频率。目前,主要采用减小试验件厚度、间歇加载以及强制冷却等手段来控制试验件温度,从而提高加载频率,缩短FRP超高周疲劳试验时间。超高周疲劳与常规疲劳的本质差别在于疲劳损伤机理的差异。超高周疲劳载荷下,FRP材料的基体裂纹损伤可能转变为局部点蚀,并且分层损伤可能先于基体裂纹萌生,这与典型的“三阶段”损伤演化过程有所不同。超高周疲劳载荷下,FRP材料的S-N曲线也表现出三种不同形式,分别对应存在疲劳极限、疲劳强度持续下降以及疲劳强度阶梯式下降三种情况。FRP超高周疲劳寿命预测方法主要沿用FRP常规疲劳寿命预测方法,其中基体裂纹密度方法可以降低对超高周试验数据的依赖程度。目前对FRP超高周疲劳损伤演化及性能曲线等问题的研究停留在对试验结果的观察阶段,缺乏系统的总结与研究。本文回顾了FRP材料超高周疲劳问� 展开更多
关键词 纤维增强树脂基复合材料 超高周疲劳 疲劳试验方法 疲劳损伤演化 疲劳寿命预测
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高压气相热充氢对SUJ2轴承钢超高周疲劳行为的影响 被引量:7
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作者 李永德 徐娜 +3 位作者 郭卫民 吴晓峰 时军波 刘树伟 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期87-93,98,共8页
研究了JIS-SUJ2轴承钢的超高周疲劳行为及高压气相热充氢对疲劳性能的影响。结果表明,高压气相热充氢后疲劳性能明显降低,裂纹源周围"GBF"区的颗粒状特征变浅甚至消失。断口上裂纹源处缺陷尺寸及分布对疲劳寿命没有影响,疲劳... 研究了JIS-SUJ2轴承钢的超高周疲劳行为及高压气相热充氢对疲劳性能的影响。结果表明,高压气相热充氢后疲劳性能明显降低,裂纹源周围"GBF"区的颗粒状特征变浅甚至消失。断口上裂纹源处缺陷尺寸及分布对疲劳寿命没有影响,疲劳寿命随着"GBF"与夹杂物尺寸比的增加而增加。充氢前后裂纹源边缘的应力强度因子范围均近似正比于裂纹尺寸的1/3次方,"GBF"裂纹扩展的门槛值正比于"GBF"尺寸的1/6次方。高压气相热充氢明显提高了氢致附加应力强度因子,估算的"GBF"裂纹尺寸的极限值与实验值能够较好地吻合。 展开更多
关键词 轴承钢 超高周疲劳 夹杂物 非扩散氢
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