基于红外热象技术的金属材料疲劳性能研究方法 被引量：11

1

作者 曾伟 韩旭 +1 位作者 丁桦 刘浩 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2008年第4期658-663,共6页

金属材料的疲劳极限或疲劳寿命等性能是长寿命机械和结构抗疲劳设计的基本数据,探讨效率高、成本低而又准确的试验新方法,成为相关研究者十分感兴趣的课题。材料在循环载荷作用下产生的塑性变形经不断累积会引起疲劳破坏,这个过程所耗... 金属材料的疲劳极限或疲劳寿命等性能是长寿命机械和结构抗疲劳设计的基本数据,探讨效率高、成本低而又准确的试验新方法,成为相关研究者十分感兴趣的课题。材料在循环载荷作用下产生的塑性变形经不断累积会引起疲劳破坏,这个过程所耗的塑性功绝大部分以热量形式耗散,因此寻找热耗散温度变化过程与疲劳极限及寿命之间的关系很有意义。就此问题,文中引入利用先进的红外热成象技术确定金属材料疲劳性能的试验研究方法,主要从原理和试验方法两方面进行介绍,并对45钢的试验过程和现象作较为详细地阐述,得到较准确的疲劳极限值和基于红外热象技术确定疲劳寿命的重要参量M。 展开更多

关键词 金属疲劳 疲劳极限 寿命预测 红外热象技术 热耗散

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含Ni量、渗氮层深度及喷丸强化对42CrMo齿轮弯曲疲劳性能影响研究

2

作者 武忠睿 陈地发 +2 位作者 吴吉展 杨玉典 刘怀举 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期394-404,共11页

针对不同含Ni量、渗氮层深度和喷丸强化组合的42CrMo齿轮开展弯曲疲劳试验,探究了不同工艺组合的齿轮弯曲疲劳极限提升效果,为齿轮抗疲劳制造提供工艺指导。基于随机森林算法分析了不同工艺组合齿轮的表面硬度、渗氮层深度、表面残余应... 针对不同含Ni量、渗氮层深度和喷丸强化组合的42CrMo齿轮开展弯曲疲劳试验,探究了不同工艺组合的齿轮弯曲疲劳极限提升效果,为齿轮抗疲劳制造提供工艺指导。基于随机森林算法分析了不同工艺组合齿轮的表面硬度、渗氮层深度、表面残余应力和含Ni量对弯曲疲劳极限的贡献度,采用多元回归建立了考虑表面硬度、渗氮层深度、表面残余应力和含Ni量的齿轮弯曲疲劳极限预测公式。预测值与试验值相比,最大误差可以控制在7.80%以内,为工程应用中快速、低成本评估齿轮弯曲疲劳极限提供了理论依据。 展开更多

关键词 弯曲疲劳 含镍量 渗氮层深度 喷丸 疲劳极限预测

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低合金钢在不同条件下的疲劳行为 被引量：6

3

作者 刘彦国 马进 孙先明 《力学与实践》 CSCD 北大核心 2010年第6期49-53,59,共6页

在空气和腐蚀介质中对低合金钢分别进行疲劳试验,获得了S-N曲线,并对疲劳试样表面和断口形貌进行了观察.结果表明:与空气相比,腐蚀介质使低合金钢的疲劳强度显著降低;在空气中疲劳试样只有一个萌生于试样表面基体的裂纹源,而腐蚀介质中... 在空气和腐蚀介质中对低合金钢分别进行疲劳试验,获得了S-N曲线,并对疲劳试样表面和断口形貌进行了观察.结果表明:与空气相比,腐蚀介质使低合金钢的疲劳强度显著降低;在空气中疲劳试样只有一个萌生于试样表面基体的裂纹源,而腐蚀介质中一般有多个裂纹源,多数裂纹源均萌生于点蚀坑;空气中疲劳裂纹扩展区以疲劳辉纹为主,而腐蚀疲劳则以沿晶开裂等脆性特征为主;此外还对空气中的疲劳极限进行了预测,预测值与试验值比较吻合. 展开更多

关键词 低合金钢 疲劳行为 裂纹萌生 疲劳极限预测

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基于均布临界域本征损伤耗散的疲劳极限等量关系 被引量：5

4

作者 彭艳 李浩然 +1 位作者 刘洋 章健 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期54-61,共8页

疲劳极限预测是工程结构件复杂载荷下抗疲劳设计重要基础。应力场强理论,无法给出考虑平均应力的疲劳极限关系,属于临界域准则,而临界点准则无法刻画高周疲劳损伤局部域特点,与高周疲劳损伤特点不相吻合。基于连续介质损伤力学及其不可... 疲劳极限预测是工程结构件复杂载荷下抗疲劳设计重要基础。应力场强理论,无法给出考虑平均应力的疲劳极限关系,属于临界域准则,而临界点准则无法刻画高周疲劳损伤局部域特点,与高周疲劳损伤特点不相吻合。基于连续介质损伤力学及其不可逆热力学框架,建立一种基于高周疲劳损伤临界域本征损伤耗散的疲劳极限等量关系模型。该等量关系包括考虑拉压异性的含平均应力的拉伸疲劳极限和对称旋转弯曲疲劳极限与对称扭转疲劳极限之比。运用含平均应力的拉伸疲劳极限预测模型,对两种常见铝合金LC4和LC9进行寿命预测,结果表明所提模型优于现有的单一线性(GOODMAN和THORDBERG)和GERBER椭圆疲劳极限等量关系模型,与试验吻合较好,单一线性疲劳极限等量模型无法刻画拉压异性。利用对称旋弯-对称扭转疲劳极限比值预测模型分别对11种常见金属材料疲劳性能进行预测,结果表明所提模型明显优于基于应力场强法导出的比值预测模型。基于均布临界域本征损伤耗散开展疲劳极限预测,为金属材料疲劳强度预测研究提供了新思路。 展开更多

关键词 损伤力学 疲劳极限 临界域 本征损伤耗散 寿命预测

原文传递

基于电能耗散的金属材料疲劳损伤测量 被引量：2

5

作者 孙斌祥 郭乙木 《力学季刊》 CSCD 北大核心 2003年第3期416-422,共7页

根据电磁学原理,提出了基于电能耗散的疲劳损伤定义,指出其较能反映金属材料疲劳损伤的特征.获得了用电阻变化测量疲劳损伤的公式,应用计及疲劳极限和循环应力幅影响的非线性累积疲劳损伤模型,给出鲻了金属材料疲劳损伤的剩余寿命预测公... 根据电磁学原理,提出了基于电能耗散的疲劳损伤定义,指出其较能反映金属材料疲劳损伤的特征.获得了用电阻变化测量疲劳损伤的公式,应用计及疲劳极限和循环应力幅影响的非线性累积疲劳损伤模型,给出鲻了金属材料疲劳损伤的剩余寿命预测公式.通过正火45#碳钢的旋转弯曲疲劳试验,验证了本文提出的剩余寿命预测公式的可靠性,和韧性耗散测量疲劳损伤相比较,说明了用电阻测量疲劳损伤的合理性. 展开更多

关键词 电阻 非线性累积疲劳损伤 疲劳极限 寿命预测

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基于长裂纹扩展阈值的渗碳Cr-Ni合金钢超高周疲劳极限评估

6

作者 杨溥 刘兵 +3 位作者 邓海龙 陈雨 孔建行 于欢 《制造技术与机床》 北大核心 2023年第10期98-103,共6页

文章旨在构建渗碳Cr-Ni合金钢的超高周疲劳极限预测模型。在两种应力比下对渗碳Cr-Ni合金钢开展超高周疲劳试验,结果表明,渗碳Cr-Ni合金钢的S-N特性呈现持续下降的趋势。通过扫描电镜对断口表面裂纹形貌的观测,当疲劳寿命低于5×10^... 文章旨在构建渗碳Cr-Ni合金钢的超高周疲劳极限预测模型。在两种应力比下对渗碳Cr-Ni合金钢开展超高周疲劳试验,结果表明,渗碳Cr-Ni合金钢的S-N特性呈现持续下降的趋势。通过扫描电镜对断口表面裂纹形貌的观测,当疲劳寿命低于5×10^(5)周次时,表面失效是疲劳试样主要失效形式,当寿命高于1×10^(6)周次时,内部夹杂-FGA-鱼眼诱发失效成为渗碳Cr-Ni合金钢的主要失效方式。利用裂纹扩展阈值对FGA尺寸进行了评估,结合El-Haddad模型,构建了基于长裂纹扩展应力强度因子阈值的疲劳极限预测模型。与他人模型预测的疲劳极限对比,得出构建的阈值应力模型预测的疲劳极限误差最小,预测结果更保守。 展开更多

关键词 渗碳Cr-Ni合金钢 变应力比 S-N曲线 应力强度因子 疲劳极限预测

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16Mn钢在不同条件下的疲劳行为研究 被引量：4

7

作者 刘彦国 孙先明 马进 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第2期206-209,218,共4页

对截面为3 mm×3mm的16Mn钢试件在空气和3.5%NaCl溶液中分别进行疲劳试验,获此外,研究发现在空气中的弯曲疲劳极限σ?1与抗拉强度σb之间的关系为σ-1≈0.5σb。据此并得了S-N曲线,并对疲劳试样表面和断口形貌进行了观察。结果表明... 对截面为3 mm×3mm的16Mn钢试件在空气和3.5%NaCl溶液中分别进行疲劳试验,获此外,研究发现在空气中的弯曲疲劳极限σ?1与抗拉强度σb之间的关系为σ-1≈0.5σb。据此并得了S-N曲线,并对疲劳试样表面和断口形貌进行了观察。结果表明:与空气相比,3.5%NaCl腐蚀溶液使16Mn钢的疲劳强度显著降低;在空气中疲劳试样只有一个萌生于试样表面基体的裂纹源,而在3.5%NaCl溶液中一般有多个裂纹源,而大多数裂纹源均萌生于点蚀坑;空气中疲劳裂纹扩展区以疲劳辉纹为主,而在3.5%NaCl溶液中的腐蚀疲劳则以沿晶开裂等脆性特征为主。对空气中的疲劳极限进行了预测,预测值与试验值比较吻合,误差在10%以内。本文研究结果可为16Mn钢结构的设计和使用提供依据。 展开更多

关键词 16MN钢 腐蚀疲劳 裂纹萌生 疲劳极限预测

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玻璃钢材料疲劳极限的灰色预测 被引量：1

8

作者 刘开昌 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 1997年第3期118-123,共6页

本文应用灰色系统理论对玻璃钢复合材料的疲劳性能进行研究，建立了不同交变应力与对数循环次数之间的生成函数，通过生成函数对玻璃钢材料进行疲劳极限预测，效果较好。

关键词 玻璃钢 复合材料 疲劳极限 生成函数 灰色预测

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16Mn钢在空气和3.5% NaCl溶液中的疲劳行为 被引量：3

9

作者 刘彦国 孙先明 马锦 《理化检验（物理分册）》 CAS 2010年第8期475-480,共6页

采用哑铃状平板试样,分别研究了16Mn钢在空气中和3.5%NaCl溶液中的疲劳行为,获得了S-N曲线,并对疲劳试样的表面和断口形貌进行了观察。结果表明:3.5%NaCl溶液(与空气相比)使16Mn钢的疲劳强度有较大程度的降低,在空气中16Mn钢的疲劳极限... 采用哑铃状平板试样,分别研究了16Mn钢在空气中和3.5%NaCl溶液中的疲劳行为,获得了S-N曲线,并对疲劳试样的表面和断口形貌进行了观察。结果表明:3.5%NaCl溶液(与空气相比)使16Mn钢的疲劳强度有较大程度的降低,在空气中16Mn钢的疲劳极限为200 MPa,而在3.5%NaCl溶液中该钢则不存在疲劳极限;空气中的疲劳试样只有一个萌生于试样表面基体的裂纹源,而3.5%NaCl溶液中该钢的疲劳试样一般有多个裂纹源,除了极少数萌生于试样表面基体处,其余均萌生于表面的点蚀坑;空气中疲劳试样裂纹扩展区的断口形貌以疲劳辉纹为主,而3.5%NaCl溶液中的则以沿晶开裂等脆性特征为主。此外还对空气中16Mn钢的疲劳极限进行了预测,预测值与试验值基本吻合。 展开更多

关键词 疲劳行为 16MN钢 裂纹萌生 点蚀坑 裂纹扩展 疲劳极限预测

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以成组疲劳试验确定疲劳极限的损伤力学方法

10

作者 张文姣 王奇志 张行 《力学与实践》 CSCD 北大核心 2007年第4期44-46,共3页

为降低用来确定疲劳极限的升降法试验的工作量,以热力学为基础,引入损伤驱动力,构建损伤演化方程.积分此方程得到疲劳寿命与应力或应变的理论关系.对光滑试件,根据成组法疲劳试验结果利用最小二乘法拟合包括疲劳极限在内的材质参数.利... 为降低用来确定疲劳极限的升降法试验的工作量,以热力学为基础,引入损伤驱动力,构建损伤演化方程.积分此方程得到疲劳寿命与应力或应变的理论关系.对光滑试件,根据成组法疲劳试验结果利用最小二乘法拟合包括疲劳极限在内的材质参数.利用损伤力学方法求得高应力区的疲劳寿命曲线,由此递推得到低应力区寿命值和疲劳极限.所得理论疲劳极限值与升降法疲劳试验结果十分吻合.节约了疲劳试验的机时、费用与人力. 展开更多

关键词 损伤力学 疲劳极限 成组法 升降法 寿命预估

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估算低温下金属材料应变疲劳寿命和疲劳极限的新方法 被引量：5

11

作者 吕宝桐 郑修麟 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1992年第3期294-302,共9页

本文建立了估算低温下金属材料应变疲劳寿命的新方法,并首次提出了金属疲劳极限的热激活模型。该模型可定量地解释温度和频率对疲劳极限的影响。研究结果表明,提出的应变疲劳公式可很好地拟合低温下金属材料应变疲劳寿命的实验结果;疲... 本文建立了估算低温下金属材料应变疲劳寿命的新方法,并首次提出了金属疲劳极限的热激活模型。该模型可定量地解释温度和频率对疲劳极限的影响。研究结果表明,提出的应变疲劳公式可很好地拟合低温下金属材料应变疲劳寿命的实验结果;疲劳极限可表示成非热激活分量σ_(ai)(ε_(apc))和热激活分量σ_a~*(T,ε_p)之和;σ_(ai)(ε_(apc))是与温度和频率(或应变速率)无关的材料常数;σ_a~*(T,ε_p)与流变应力的热激活分量近似相等。最后用文献中的实验数据对本文提出的低温下就应变疲劳寿命和疲劳极限的估算方法进行了验证。 展开更多

关键词 低温疲劳 应变疲劳 疲劳极限 疲劳性能预测

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FOD缺口型损伤对TC4疲劳极限强度的影响 被引量：6

12

作者 贾旭 胡绪腾 +2 位作者 朱自佳 嵇大伟 宋迎东 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期1584-1594,共11页

针对TC4钛合金风扇/压气机叶片前缘常遭受的外物损伤(FOD)缺口型损伤,进行了不同冲击角度下高速弹道冲击试验研究、损伤特征与应力集中分析,开展了冲击后不处理和冲击后去残余应力退火试样的高循环疲劳试验和疲劳极限强度预测。结果表明... 针对TC4钛合金风扇/压气机叶片前缘常遭受的外物损伤(FOD)缺口型损伤,进行了不同冲击角度下高速弹道冲击试验研究、损伤特征与应力集中分析,开展了冲击后不处理和冲击后去残余应力退火试样的高循环疲劳试验和疲劳极限强度预测。结果表明:随着冲击角度的增大入射侧损伤尺寸和应力集中系数基本保持不变,出射侧缺口损伤深度和损伤长度减小。损伤深度范围为0.6~1.5mm,应力集中系数范围为2.6~3.4。缺口型损伤试样的疲劳极限强度下降为光滑试样的27%~53%,与应力集中系数并不是呈反比关系。退火试样的高循环疲劳(HCF)性能或略微下降或基本不变,表明残余应力影响较小,残余应力对疲劳极限强度的影响程度不足光滑试样的10%。缺口型损伤试样的HCF性能与损伤底部半径的相关性不明显,随着最大损伤深度和损伤长度的增加而下降,表明制定维修手册时应着重考虑缺口型损伤的最大深度和损伤长度。Peterson经验公式对HCF性能的预测精度不理想,误差最大为45%,需要发展高精度的FOD缺口型损伤构件HCF性能预测方法。 展开更多

关键词 外物损伤(FOD) 弹道冲击 TC4钛合金 疲劳极限强度(FLS) 损伤特征 疲劳预测

原文传递

红外热像法快速确定45#钢的疲劳性能 被引量：4

13

作者 王青志 黄芳 丁桦 《实验力学》 CSCD 北大核心 2013年第1期68-76,共9页

红外热像法作为一种无损、实时及非接触的测试技术,在疲劳研究领域得到广泛的应用。该方法克服了传统试验方法周期长、所需试验试件和费用多的困难。本文利用红外热像仪测量了疲劳试验中45#钢试件表面温升变化,根据红外疲劳极限快测法... 红外热像法作为一种无损、实时及非接触的测试技术,在疲劳研究领域得到广泛的应用。该方法克服了传统试验方法周期长、所需试验试件和费用多的困难。本文利用红外热像仪测量了疲劳试验中45#钢试件表面温升变化,根据红外疲劳极限快测法得到疲劳极限,并由累积塑性功和塑性温升之间的相关假设,推导出了试件疲劳寿命的计算公式。试验结果表明,红外热像法可以快速、准确地确定材料的疲劳极限和S-N曲线。 展开更多

关键词 疲劳能量原理 热耗散 疲劳极限 S-N曲线

原文传递

TC4钛合金外物损伤疲劳极限及预测研究

14

作者 郑广东 赵振华 +5 位作者 黄宗峥 李坚 米栋 郭小军 陆楷楠 陈伟 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期178-186,共9页

为研究外物损伤对航空发动机TC4叶片高周疲劳极限的影响,以模拟叶片为研究对象,采用空气炮法,预制不同工况下钢球冲击模拟叶片前缘外物损伤,为获得损伤叶片的疲劳极限,对损伤叶片开展了高周疲劳试验,在此基础上,通过有限元仿真探究了缺... 为研究外物损伤对航空发动机TC4叶片高周疲劳极限的影响,以模拟叶片为研究对象,采用空气炮法,预制不同工况下钢球冲击模拟叶片前缘外物损伤,为获得损伤叶片的疲劳极限,对损伤叶片开展了高周疲劳试验,在此基础上,通过有限元仿真探究了缺口残余应力分布对疲劳裂纹的萌生以及疲劳极限的影响,最后通过修正Peterson公式对叶片疲劳极限进行预测研究。结果表明,冲击所造成的缺口尺寸随冲击能量的增大而增大;叶片的高周疲劳极限随冲击能量增大而降低,其中缺口深度对疲劳极限的影响较大;缺口底部残余拉应力可能对叶片疲劳极限有一定影响;Peterson公式对疲劳极限进行预测所得结果误差较大,修正后预测结果误差从-30%~30%降至-15%~15%。 展开更多

关键词 航空发动机 外物损伤 模拟叶片 高周疲劳极限 有限元仿真 残余应力 预测

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