张亚军
,
魏平安
,
张利娟
材料开发与应用
在悬臂弯曲加载方式下,采用逐级递增的六级名义应变控制模式,完成了三件10CrNiMo钢试样的低周疲劳表面裂纹扩展速率试验.试验数据处理结果表明:在每级名义应变控制下,位移和载荷的峰谷值是基本保持不变的,但随着名义应变级别的增加,位移和载荷的均值存在向负向增大的趋势；而在低名义应变级别控制下,应变峰谷值的变化规律和位移与载荷的峰谷值的变化规律相似,但随着名义应变级别的增加,应变的峰谷值和均值均存在向正向增大的趋势.分析认为,产生上述现象的原因主要和试样表面的残余应变有关.
关键词:
悬臂弯曲加载
,
表面裂纹扩展速率试验
,
参量
,
变化规律
张亚军
,
张利娟
材料开发与应用
通过悬臂弯曲加载方式,采用逐级递增的六级名义应变水平作为控制模式,完成了四件试样10CrNiMo钢的低周疲劳表面裂纹扩展速率(SCPR)试验.试验发现,在每级名义应变水平控制下,SCPR整体上趋于某一稳定值,但局部裂纹扩展出现时快时慢现象,在低名义应变水平控制下尤为明显.对上述现象进行了分析,结果表明:出现局部裂纹扩展不稳定的原因是由于表面裂纹扩展的路径呈现转折和分叉的曲折性特征,转折和分叉通常会降低表面裂纹的扩展速率,但有时也会加速表面裂纹的扩展.
关键词:
悬臂弯曲加载
,
低周疲劳
,
表面裂纹扩展路径
,
转折和分叉
张利娟
,
张亚军
,
高灵清
材料开发与应用
本文根据10CrNiMo高强钢的材料常数C、m,按照Cycle by Cycle方法的计算流程,采用Newman-Raju 公式和Paris公式,分别计算了悬臂弯曲加载方式下表面裂纹扩展沿长度和深度方向上的应力强度因子范围△K,得到了裂纹扩展长度与深度的关系及其裂纹扩展速率.通过与试验结果的对比,分析了理论计算可能出现的误差,并对Newman-Raju公式进行了修正.结果表明,公式计算所得表面裂纹扩展趋势和裂纹扩展速率趋势与试验结果是一致的,且修正后的Newman-Raju公式在裂纹扩展形貌和扩展速率方面与试验数据拟合曲线都可以较好吻合.采用修正后的Newman-Raju公式,还可以很好地对具有不同初始裂纹形状试样的表面裂纹扩展情况进行预测.
关键词:
悬臂弯曲加载
,
表面裂纹
,
深长比
,
理论计算
张亚军
,
高灵清
,
张利娟
机械工程材料
通过COD位移规控制悬臂弯曲加载试样表面裂纹前缘的应变，采用逐级递增应变的试验方法，研究了10CrNiMo结构钢的低周疲劳表面裂纹的扩展特性，并用扫描电镜对断口形貌进行了观察。结果表明：表面裂纹扩展速率与裂纹前缘总应变范围之间满足良好的幂律关系；裂纹源附近出现轮胎花样，裂纹扩展初期挤压严重，扩展中期发现较多的二次裂纹，扩展后期疲劳辉纹清晰可见，最后断裂区具有典型的韧窝；裂纹按照锐化-钝化机制扩展，最后断裂模式为韧性断裂。
关键词:
10CrNiMo结构钢
,
悬臂弯曲加载
,
低周疲劳
,
表面裂纹
,
扩展特性
张亚军
材料开发与应用
压力容器、桥梁结构、海洋工程结构等在服役过程中经常会在弯曲应力作用下发生失效,因此,研究上述结构的材料或构件在弯曲应力作用下的力学行为具有重要意义.悬臂弯曲加载方式不仅可以产生一个弯曲应力,而且可以通过调长力臂长度,使得只须在试样施力端施加一个很小的力,就能够在试样的最大弯矩附近产生一个甚至可以超过材料屈服强度的应力,对试验机的载荷容量要求不高,因此,在试验领域应用前景广阔.本文根据悬臂弯曲加载方式的特点,从试样的施力端夹具、约束端夹具、力臂调节装置、试验机作动器抗偏心能力、机架刚性等方面进行分析、探讨和设计,并以10CrNiMo结构钢为研究对象,介绍了在该加载方式下的试验应用,包括材料及构件的高低周疲劳、低周疲劳表面裂纹扩展速率,以及材料及构件的静态拉伸或压缩性能等试验.
关键词:
悬臂弯曲加载
,
试验机
,
设计
,
应用
