铁铬镍合金在热机械循环迭加条件下表面氧化层开裂特征研究

采用薄膜复型技术研究了不同热机械循环迭加条件下铁铬镍合金表面氧化及氧化层开裂特征行为的细节。研究表明，热机械循环迭加促进表面晶界优先氧化。在热机械循环同相迭加条件下氧化晶界局部开裂与扩展是占优势的断裂方式，而发生在循环后期的裂纹相互连结过程对断裂寿命影响较小。而在反相迭加条件下，合金基体剪切滑移变形诱发高密度表面氧化物裂纹，随着循环的进行，大量扩展裂纹相互连结是主要的断裂方式，从而加速了断裂过程，     

力拓矿石车用F51AE型钩舌断裂失效分析

对疲劳断裂钩舌的化学成份、金相组织、夹杂物、力学性能、断口特征及钩舌结构和工作条件进行分析.结果表明:钩舌下牵引台尺寸小,根部过渡圆角小,运用中应力集中大,是钩舌疲劳裂纹在该部位萌生并扩展,造成早期断裂失效的主要原因.铝含量偏高,在铸造晶界形成大量AIN夹杂物,导致沿晶断裂,使疲劳裂纹扩展及断裂过程加速,但不是钩舌失效...     

表面微喷丸对CuNi2Si合金疲劳短裂纹行为影响

在拉压载荷作用下，分别开展了CuNi₂Si合金微喷丸前后漏斗型圆棒试样的疲劳短裂纹复型试验；试验在预先确定的一系列载荷循环周次中断，以使用醋酸纤维膜对试样表面进行复型，进而采用逆序观察法获取了短裂纹萌生与扩展相关数据。分析结果表明:2种试样疲劳裂纹均萌生于试样表面，裂纹扩展受微观组织影响呈现曲折性增长, 整体表现出初期增长缓慢，后期裂纹长度迅速增长至试样断裂的趋势, 失稳扩展临界尺度约为750.0 μm; 微喷丸处理可以使裂纹增长模式由以晶间为主转为以穿晶为主，微喷丸前后断口形貌表现出巨大差异，相对未喷丸试样，微喷丸试样裂纹萌生位置呈现较大的晶体平面，无明显晶粒特征，裂纹源区面积较小，在疲劳过程中产生的纤维条纹数量较多，瞬断区韧窝形貌更为明显; 经微喷丸处理后，试样平均疲劳寿命提高约31.5倍，裂纹萌生和缓慢扩展阶段占比从整体疲劳寿命的60%增加至80%，可知微喷丸处理对于疲劳寿命的大幅提高主要体现在短裂纹的萌生和稳定扩展阶段，而这种强化效果主要受表面有效应力、硬度、晶界数目的共同影响，但该强化效果对疲劳裂纹扩展后期影响不大。      

鱼尾板断裂及其材料性能和组织研究

本文通过对鱼尾板断裂的分析，表明鱼尾板断裂为微动磨损疲劳机制。金相分析发现国产鱼尾板表面脱碳严重，易引起微动磨损疲劳裂纹萌生；它的基体为珠光体加少量网状铁素体组织，晶粒粗大，冲击值低，冷脆转变温度高，易低温脆断，与鱼尾板易在低温下断裂一致。通过对国产鱼尾板淬火回火处理，改善了组织和性能，可较大幅度提高疲劳寿命。文中还对各种鱼尾板材料及实物的拉伸、疲劳性能进行了研究。     

东风41996内燃机车连杆螺栓及活塞断裂分析

采用金相分析、断口分析和硬度分析方法，对东风41996内燃机车柴油机连杆螺栓及活塞断裂的原因进行了分析，确认连杆螺栓因机加工不当引起疲劳裂纹的萌生及扩展，加之螺栓受力不均匀加速了疲劳断裂过程，活塞因材质、结构缺陷导致破碎，提出了预防连杆螺栓和活塞失效的措施及改进建议。     

钢桥面板U肋-盖板焊缝疲劳裂纹萌生仿真

为建立适用于钢桥面板U肋-盖板焊缝疲劳裂纹萌生分析方法,以Roe-Siegmund循环内聚力模型为基础,考虑混合加载模式下的内聚力参数转换,对ABAQUS进行二次开发,形成反映疲劳累计损伤的VUMAT子程序;通过试验数据获得了Q345钢材对应的焊接区域材料内聚力参数,基于Voronoi图法、焊接区域晶粒微观形态与力学特性建立了U肋-盖板焊缝焊趾处微观晶粒组织,并与宏观二维平面应变模型合并,模拟了多尺度疲劳裂纹萌生;结合等效结构应力法和线弹性断裂力学裂纹扩展理论,考虑初始缺陷形态和疲劳断裂临界标准反推了不同应力水平下的累积内聚力长度,进而得到疲劳裂纹萌生寿命的计算方法。分析结果表明：采用提出的方法模拟U肋-盖板焊缝焊趾裂纹萌生行为时,裂纹在焊趾处萌生并垂直于顶板表面进行扩展,形成了穿晶断裂模式,微观晶粒组织应力分布随裂纹萌生及短裂纹扩展而不断变化,且随着微观晶粒组织分布和力学特性的随机性变化,仿真结果中的短裂纹扩展路径细节与临界循环次数均不相同;反推得到的累积内聚力长度随初始缺陷形状比、长裂纹扩展临界深度、微观晶粒组织分布及其力学特性以及所处应力幅值的不同产生变化,考虑上述因素获取的累积...     

Q235钢板旋压成形断裂原因分析

对旋压成形中发生脆性断裂的Q235低碳钢板的成分、组织、硬度、夹杂物及断裂特征进行了分析,结果表明：钢板冶炼或浇注过程中混入大量大块外来非金属夹杂物,导致钢板存在严重冶金质量问题;在旋压应力作用下,裂纹从夹杂物形成,并扩展造成脆性断裂．     

转K2型转向架承载外簧疲劳断裂分析

对疲劳试验中断裂的转向架弹簧,从材料质量、断口、表面划痕及其对疲劳寿命的影响等方面进行了分析,结果表明:材料及热处理质量符合标准要求,SEM断面分析亦未发现夹杂物等材料缺陷;断口及表面观察发现疲劳裂纹从应力最大的簧圈内表面的划痕形成;划痕与簧丝轴向垂直,其引起的应力集中使等效对称循环切应力增大12.7%,疲劳寿命降低74%,是早期疲劳断裂的原因;划痕是生产中不当操作造成的.     

涡轮叶片疲劳断口的宏微观分析

用常规方法把对叶片的宏观和微观断口形貌的研究结合起来，地片疲劳断列的性质、裂纹萌生的裂纹的扩展以及最终的断裂。     

高氮奥氏体钢低温脆断机理的研究

研究了１８Ｃｒ－１８Ｍｎ－０．７Ｎ奥氏体温脆断过程与断口，发现该钢断裂过程中存在沿晶断裂，退火孪晶界裂及穿 晶断裂三种断裂模式，且沿晶及退火弯晶界裂纹先于穿晶裂纹形成，在此基础上对其低温脆断机制提出了新见解。     

焊接接头疲劳裂纹萌生与扩展寿命研究

以１６Ｍｎ钢十字型承载焊接接头为对象，研究了在恒幅拉伸，应力比分别为０．１，０．２，０．３条件下，接头的疲劳裂纹萌生与扩展特性，并对寿命进行了估算。结果表明：承载型十字焊接接头的疲劳裂纹萌生、扩展行为受接头熔合区及过热区冶金组织、几何特性、力学条件控制，对焊接工艺敏感，与非承载焊接接头相比，疲劳裂纹萌生寿命较短，扩展速率快。     

钢轨硬度对疲劳裂纹萌生和钢轨磨耗的影响

为了研究钢轨磨耗和疲劳裂纹萌生寿命与钢轨硬度的关系，基于Archard磨耗模型和临界平面法疲劳裂纹萌生预测模型，结合磨耗和型面变化分段迭代和疲劳损伤累积，提出了钢轨疲劳裂纹萌生和磨耗共存预测方法；对4种不同硬度钢轨的磨耗发展、疲劳损伤累积以及疲劳裂纹萌生寿命进行研究. 结果表明:该方法预测的裂纹萌生寿命与现场观测结果有较好的吻合性；高硬度钢轨可以降低磨耗、延长疲劳裂纹萌生寿命，适合在小半径曲线上应用；4种硬度的钢轨中，钢轨硬度每提高10 HBW，平均磨耗发展率将降低约3%～6%，疲劳裂纹萌生寿命延长约9%～12%；对比U78CrV/U76CrRE热轧钢轨，U78CrV热处理钢轨的平均硬度值增加了17.9%，磨耗发展率降低了约19.8%，疲劳裂纹萌生寿命延长了约57.7%；在轮轨摩擦系数为0.3时，4种钢轨的疲劳裂纹均萌生于轨面1.0～2.5 mm以下的亚表面范围内，距离轨顶中心15～18 mm.      

锤击处理延长焊接接头疲劳寿命的研究

试验研究了１６Ｍｎｑ钢焊接接头试件在不同缺口长度下，经锤击处理前后，缺口处疲劳裂纹的萌生寿命及扩展寿命的变化，分析测试了焊接接头在锤击处理后的残余应力分布。结果表明，经锤击处理后的焊接接头缺口处的疲劳裂纹萌生寿命和扩展寿命大为提高，这主要是由于锤击引入残余压应力的缘故。     

Ca含量对AMCa镁合金超高周疲劳断裂行为的影响

为了阐明Ca含量对镁合金疲劳性能的影响,采用旋转弯曲疲劳试验机对两种AMCa镁合金进行超高周疲劳实验,并利用扫描电子显微镜SEM （scanning electron microscope）和X射线能谱仪EDS （X-ray energy dispersive spectroscopy）观察疲劳试样的断口形貌,分析了两种镁合金疲劳S-N（疲劳应力-疲劳寿命）曲线特性和疲劳断裂行为,讨论了Ca元素含量增加对镁合金疲劳寿命和疲劳裂纹萌生机制的影响. 结果表明,AM1.77 Ca镁合金S-N曲线没有传统的疲劳极限,呈现曲线连续下降趋势;AM1.85 Ca镁合金具有双S-N曲线特性,在130 MPa左右出现转折点;Ca元素含量增加导致镁合金产生微观结构缺陷,使材料的疲劳裂纹萌生模式从AM1.77 Ca镁合金的表面萌生模式转变为AM1.85 Ca镁合金的两种疲劳裂纹萌生模式,即表面萌生和次表面萌生模式,这种转变对材料抗疲劳性能的提升不利.      

高氮奥氏体钢低温脆断机理的研究

研究了18Cr-18Mn-0.7N奥氏体钢低温脆断过程与断口,发现该钢断裂过程中存在沿晶断裂、退火孪晶界断裂及穿晶断裂三种断裂模式,且沿晶及退火孪晶界裂纹先于穿晶裂纹形成,在此基础上对其低温脆断机制提出了新见解.     

铁道货车车轮CL60钢在450℃时的低循环疲劳行为

铁道货车车轮产生损伤失效的主要原因是承受了复杂的热载荷和机械载荷的联合作用,而高温低循环疲劳是车轮踏面区域产生损伤的重要机理之一.针对铁道货车车轮CL60钢进行了450℃时的高温低循环疲劳实验.研究发现：在整个循环过程中,应力-应变关系曲线的变化趋势基本一致;随着循环周次的进行,拉压应力峰值呈现出连续的降低态势,压应力峰值减幅略大于拉应力峰值减幅,表现了低循环疲劳的典型特性;试样断口上出现了较为严重的氧化现象,断口裂纹扩展以穿晶为主.     

移动荷载下含纵横向双裂纹沥青路面复合断裂特性

为了研究移动荷载作用下沥青路面的复合开裂的变化规律,基于断裂力学及有限元数值模拟方法,考虑沥青面层材料的粘弹性,分别研究了移动荷载作用下不同双裂纹间距、不同反射裂纹深度对面层top-down（纵向）、基层反射（横向）裂纹应力强度因子的影响,探讨了其开裂扩展特性,评估了不同移动荷载状态下面层top-down裂纹的断裂疲劳寿命.结果表明:移动荷载作用下,面层top-down裂纹以Ⅱ型扩展为主,在单裂纹及双裂纹间距为0时,分别对应其扩展最严重与最轻微情形,但双裂纹间距及反射裂纹深度对其扩展影响较小;对于基层反射裂纹,当双裂纹间距为400 mm时,最易发生Ⅰ、Ⅱ型开裂扩展,随着反射裂纹深度的增加,扩展程度也逐渐增大;不同移动荷载状态下的top-down复合型裂纹断裂疲劳寿命长短顺序为:高速最长,次之静态、低速制动最短,制动情形下的疲劳寿命仅为高速情形下的20.4%.      

柱状晶体对铁镍铬合金疲劳—蠕变失效行为影响

研究了在交变应力与平均应力迭加条件下，柱状晶体对铁镍铬金的疲劳－蠕变失效行为的影响。结果表明，疲劳－蠕变应力迭加对合金产生交互作用，使其循环断裂寿命大大降低，具有横向柱晶界的试样受到了最强烈的交互作用。断口形貌观察揭示了沿柱晶界脆断是具有横向晶界试样的主要疲劳－蠕变断裂机理。而沿柱晶界断裂附带塑性撕裂结构以及二次裂纹形成所表示的脆－塑性断裂相混合的机理是其它取向试样的主要断裂机理，沿柱晶界分布的蠕     

荷载与温度耦合下沥青路面结构复合型反射裂缝断裂分析

根据疲劳断裂理论,以ANSYS中APDL参数化命令为开发平台,编制出荷载与温度耦合作用下的沥青路面结构复合型反射裂缝疲劳扩展分析程序,并采用最大周向拉应力理论,判断复合型裂纹的扩展路径和方向,计算分析了荷载作用位置、层间接触状态、各结构层参数对裂缝扩展过程中复合型应力强度因子的影响变化规律．     

高铝锌基合金拉伸断裂特征的研究

对高铝锌基ＺＡ２７合金在室温下的拉伸断裂特征进行了研究,结果表明,ＺＡ２７合金在拉应力作用下,其裂纹源始于树枝晶间的α＋η共晶组织,裂纹扩展过程是以沿α＋η,剪断树枝状α相和ε相的方式进行的,并探讨了ＺＡ２７中各相对其强度和塑性的影响。