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基于最薄弱环节理论的局部失效概率预测方法
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作者 孙振铎 吕松峰 +1 位作者 李伟 庞彬 《钢铁》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期161-171,共11页
为了计算表面强化钢的疲劳极限和局部失效概率,基于渗碳CrMn钢、渗碳CrNiW钢和渗氮CrNiW钢,设计了1种光滑试样和2种缺口试样,开展3种钢材的超高周疲劳试验。使用扫描电子显微镜对疲劳断口进行观察,分析3种钢材的S-N曲线并确定其失效模... 为了计算表面强化钢的疲劳极限和局部失效概率,基于渗碳CrMn钢、渗碳CrNiW钢和渗氮CrNiW钢,设计了1种光滑试样和2种缺口试样,开展3种钢材的超高周疲劳试验。使用扫描电子显微镜对疲劳断口进行观察,分析3种钢材的S-N曲线并确定其失效模式。在高应力状态下,试样主要发生由表面加工缺陷与表面夹杂诱发的表面失效,在低应力状态下,试样主要发生由内部夹杂、不均匀基体组织及碎化区诱发的内部失效。使用纳米压痕法对3种钢材由表及里的微观硬度进行测定,渗碳CrMn钢、渗碳CrNiW钢的渗碳层深度分别为500μm与900μm,渗氮CrNiW钢的渗氮层深度为280μm。基于最薄弱环节理论构建了表面强化钢的局部失效概率预测模型,采用建立有限元模型的方法对局部等效应力进行计算,优化表面-内部局部失效概率计算模型的参数计算方法,并对3种钢材的疲劳极限和局部失效概率进行计算。结果表明,模型所计算的疲劳极限和试验结果较为吻合,两者的最大误差为5.37%。该模型计算出的表面局部失效概率和试验结果较为接近,计算的内部局部失效概率和试验结果偏差较小。 展开更多
关键词 渗碳CrMn钢 渗碳crniw钢 渗氮crniw钢 表面-内部失效 失效概率预测模型
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基于裂纹萌生和扩展的渗氮钢疲劳寿命预测 被引量：5
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作者 孙振铎 侯东勃 +1 位作者 李伟 董鹏 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期76-82,共7页
以渗氮CrNiW钢的光滑试样和两种缺口试样为研究对象,开展超高周疲劳试验。观察渗氮CrNiW钢的疲劳断口显微组织,分析S-N曲线特性及失效机理,基于裂纹萌生模型和裂纹扩展模型计算渗氮CrNiW钢的萌生和扩展寿命,结合裂纹萌生和扩展寿命计算... 以渗氮CrNiW钢的光滑试样和两种缺口试样为研究对象,开展超高周疲劳试验。观察渗氮CrNiW钢的疲劳断口显微组织,分析S-N曲线特性及失效机理,基于裂纹萌生模型和裂纹扩展模型计算渗氮CrNiW钢的萌生和扩展寿命,结合裂纹萌生和扩展寿命计算总疲劳寿命。结果表明:随应力集中系数增加,ΔK_(FGA)小幅降低,ΔK_(fish-eye)减小明显;应力幅值较低时,裂纹萌生寿命占总疲劳寿命的比例很高,裂纹扩展寿命占比很低,基本可忽略;模型预测的总疲劳寿命与试验结果较接近,除个别数据点外,预测结果均在2倍偏差内,预测较准确。 展开更多
关键词 渗氮crniw钢 超高周疲劳 裂纹萌生 裂纹扩展 疲劳寿命
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