铸造铝合金疲劳裂纹扩展行为以及裂纹偏折

用降载法测得了2124铝合金tl取向应力比r=0.1、0.3、0.5、0.7下的疲劳裂纹扩展门槛值,用线性拟合法得到da/dn=c1δkn1中的c1和n1值,将其带入裂纹扩展速率da/dn-δk表达式中,并按标规定取疲劳裂纹扩展速率(da/dn)=10-7mm/cycle时的δk值为疲劳裂纹扩展门槛值δkth,分析了应力比对裂纹扩展门槛值的影响。

研究了大规格ta5钛合金热轧环材的疲劳裂纹扩展门槛值δkth与疲劳裂纹扩展速率da/dn之间的关系。结果表明,δkth值可由近门槛区的da/dn表达式直接按定义da/dn值算,而无需进行繁琐的试验测定。这一结果同样适用于β区加热热轧ta5钛合金板材。

铝合金6082t6作为一种常用的航空材料具有很好的力学性能,使用这种材料对疲劳不扩展裂纹进行了研究。试样形状为单边缺口拉伸试样,并在裂纹尖端使用数控机床钻直径为1mm的止裂孔。通过分析可得:疲劳不扩展裂纹可以通过对试样几何尺寸的合理设置得到。在设计中可以在疲劳构件容易萌生裂纹的部位预留出不扩展裂纹的容许长度,从而更大限度的提高构件的寿命可靠性,并且可以抵抗一定程度的外界不确定载荷的冲击影响,减少在裂纹维修或检查间隔期间的裂纹扩展风险。

进行2024-t3铝合金标准中心裂纹拉伸试件4种典型环境下的裂纹扩展试验,以试验数据为基础,通过对一般环境下的裂纹扩展模型进行修正,建立腐蚀环境下的裂纹扩展模型。对试验结果的分析处理表明,该模型能够很好描述各种典型腐蚀环境下裂纹稳定扩展阶段的裂纹扩展速率,能够较准确估算裂纹扩展寿命,腐蚀修正系数清楚地反映腐蚀影响的程度。通过对单一介质环境腐蚀修正系数的加权组合,模型可以推广应用于复杂环境下裂纹扩展分析。该模型便于充分利用现有材料裂纹扩展性能的数据。

进行了多处损伤ly12cz铝合金加筋板的疲劳裂纹扩展的分析与试验研究。给出了典型的随机载荷谱下铝合金加筋板多裂纹扩展的预计方法。用组合法和类比法计算多处损伤ly12cz铝合金加筋板的应力强度因子。考虑每个载荷循环裂纹之间的相互作用影响,以walker裂纹扩展公式和willenborg-chang裂纹扩展公式为基础,用循环续循环进行裂纹累积,用虚拟施加剩余强度载荷和裂尖韧带塑性区连通判据确定临界裂纹尺寸。进行了恒幅谱载荷及程序块谱载荷下加筋板多裂纹的扩展试验研究。对比了铝合金多裂纹扩展的分析预计结果和试验结果,对比结果表明,预测的寿命与试验结果吻合较好。

研究含长裂纹薄壁结构弹塑性状态下的裂纹扩展规律对于保证机体结构安全具有重要意义.设计了民机用铝合金大宽板裂纹扩展速率测试用试验件和夹具,进行了2024-t3和7075-t6两种铝合金大宽板弹塑性状态下裂纹扩展速率测试.讨论了应力强度因子变程(δk)和裂纹中心线处的张开位移变程(δδ)作为弹塑性状态下裂纹扩展速率表征参量的适用性.研究结果表明:中、高级应力水平作用下,含长裂纹铝合金大宽板裂纹进入快速扩展阶段,裂纹扩展δk~da/dn曲线发生明显转折,不能用paris公式拟合.在裂纹扩展后期,δδ~da/dn曲线在双对数坐标下呈线性关系,可用δδ~da/dn关系曲线来表征弹塑性状态下铝合金的裂纹扩展速率.

由于腐蚀坑不同位置的应力状态的差异,由腐蚀坑萌生的裂纹扩展行为仅仅用应力强度因子分析无法得到准确预测。考虑裂纹闭合效应的存在,本工作对于这种裂纹的应力场进行了分析,研究了其几何尺寸在裂纹扩展过程中的变化,理论分析表明这种几何形状的变化与材料形状以及应力范围的大小关系不大。对于裂纹扩展的几何形状变化的验证性试验的试验结果与理论分析的结果吻合程度良好。

金属材料疲劳裂纹门槛值是金属材料疲劳寿命模型中的一个重要参量,现有的测量方法存在测量时间长、成本高的问题。针对该问题,提出了利用高倍率的扫描电子显微镜通过对疲劳断口进行量化检测获得裂纹扩展门槛值的方法。结果表明,利用该方法获得门槛值与采用升降法获得的门槛值数值差距较小,且测量方法简单。

在没有任何损伤的铝合金薄板中,主要表现为原子间的非线性,以至于非线性声学特征不明显并很难测量;然而当铝合金薄板中出现疲劳损伤时,将产生明显的非线性声学特征,这对于识别铝合金薄板中的疲劳损伤十分有利。推导超声波在含有疲劳裂纹的固体金属中传播时非线性声学特征方程。利用非接触激光测振仪、任意波形发生器、数字示波器和计算机等组建铝合金薄板疲劳裂纹试验系统,并以含有疲劳裂纹的2024铝合金薄板为研究对象,利用该系统,在单频超声波即中心频率为270khz激励下,对超声波在2024铝合金薄板中传播的非线性声学特性进行试验研究。结果表明,高次谐波可作为表征疲劳裂纹或缺陷的特征量。根据不同点的扫描结果,获得时域峰值幅度和频率幅度与扫描位置之间的关系,由此可大致确定疲劳裂纹的位置。

研究了带环状预裂纹不锈钢圆棒试样在循环扭转载荷下、门槛值附近的疲劳裂纹扩展行为,用应力强度因子表征了裂纹扩展开始的门槛值.随着裂纹的扩展,裂纹扩展速率由于裂纹面的滑移接触而减小.通过外插裂纹扩展速率与裂纹长度之间的关系,可近似得到裂纹长度为零时无裂纹面滑移接触影响的裂纹扩展速率.施加的应力强度因子范围可分解为推动裂纹扩展的有效值和由于裂纹面的滑移接触而屏蔽掉的两部分.预测了疲劳裂纹的萌生和断裂极限,预测值和实验值相当一致.

da/dn-dk曲线及疲劳裂纹扩展寿命——研究问题：含裂纹体的疲劳裂纹扩展规律，　　疲劳裂纹扩展寿命预测方法。　　研究思路--　　断裂力学法-裂纹尖端的控制参量k-循环载荷作用下的裂纹扩展速率

有机玻璃疲劳裂纹扩展

在不同的应力幅值下,测试了a356铸造铝合金的单轴疲劳寿命,对该合金的高周疲劳区、低周疲劳区以及过渡区进行了划分。分析了合金在循环加载过程中,应变变化的特点。对疲劳试样的断口进行了扫描电镜观察,阐述了疲劳断裂的特点。edx能谱分析发现断口中的夹杂物主要为铁的氧化物和高硅颗粒,并在疲劳过程中被剥离。

以s195柴油机铸铁缸盖作为研究对象,运用概率断裂力学理论,以铸铁缸盖加速热疲劳安全使用寿命为依据,通过缸盖的材料物理性能参数来计算其热疲劳裂纹扩展速度,并拟合出加速热疲劳裂纹扩展系数与试验控制参数间的关系式

欧洲专利ep1757709中公布了一种德国技术人员研制的al-mg-si系铸造合金。该合金中除al外,主要含mg和si元素,合金中所含的其它元素(质量分数)包括:0.1%～1%mn、fe≤1%、cu≤3%、ni≤2%、cr≤0.5%、co≤0.6%、zn≤0.2%、ti≤0.2%、zr≤0.5%、be≤0.008%、v≤0.5%,合金中杂质的总含量不超过0.2%。该合金具有高的热疲劳强度,能够用来制造需要承受热和机械载荷的结构件,特别是压力铸造零部件,例如发动机的曲轴箱等。

铸造铝合金厚板是一种高技术、高附加值的产品,主要应用于工具和模具的生产。本文综述了国际上生产该产品的厂家、其产品特性及应用,以及国内有生产该产品潜力的铝加工企业。

基于非线性超声调制频谱法,对航空铝合金板材中的疲劳裂纹识别进行研究;以两个不同频率的超声兰姆波为激励信号,依靠超声换能器、波形发生器和激光测振仪等,对含有疲劳裂纹和无损伤的2024-t351铝合金薄板试样进行对比实验;分别采用时域、频域和时频域联合法分析非线性超声波在铝合金薄板试样中传播的响应信号。结果表明:非线性声学特征即调制频谱及三阶谐波可作为识别2024-t351铝合金板材介质中疲劳裂纹的判据,通过对试样表面进行扫描,建立调制频谱的峰值幅度与位移的关系,据此可确定样板中疲劳裂纹的位置和轮廓,这为航空铝合金板材疲劳裂纹的识别提供更多技术支撑。

对凝固过程中流场、应力场、温度场及微观组织形态进行数值模拟,能帮助工艺设计人员分析不同时刻凝固过程的温度分布、金属流态、结晶晶粒大小、应力分布等重要物理参数,从而预测疏松、偏析、夹杂及热裂纹等缺陷。

对凝固过程中流场、应力场、温度场及微观组织形态进行数值模拟,能帮助工艺设计人员分析不同时刻凝固过程的温度分布、金属流态、结晶晶粒大小、应力分布等重要物理参数,从而预测疏松、偏析、夹杂及热裂纹等缺陷。

大多数铝基合金都能够成功地进行焊接,而不会发生裂纹的问题。但是,要获得成功,使用合适的填充合金和采用经过合理研发和试验的正确工艺具有十分重要的意义。为了评估与发生开裂有关的潜在可能性,必须了解许多种不同的铝合金及其不同的特性。掌握这些方面的先进知识,才有助于避免焊接裂纹的发生。

对于假想的用粘接而形成的两种不同材质的无限板,在两种材质的粘接面存在裂纹的情况下,根据其开口和滑移方向的变位量,england给出了计算沿着裂纹的应力分布的基本形式.将eng-land的这些方程式扩展到同一材质的无限板中,继而对铝合金材质的有限板中的混合型裂纹,考虑了有限板的影响,导出了沿着裂纹的ⅰ型以及ⅱ型应力σyy,σxy的计算式.并给出了基于应力分布σyy,σxy的ⅰ型应力扩大系数kⅰ及ⅱ型应力扩大系数kⅱ的评价方程式.利用有限元法,对有限板中存在的理想的混合型裂纹,通过测得的开口和滑移方向的变位量验证了上述的应力分布及应力扩大系数计算公式的有效性.

介绍了熔体杂质主要种类和危害,分析了高强度铝合金熔体净化工艺现状及发展趋势。指出,传统的熔炼设备,通气、过滤设备及工艺不能满足航空航天对高强度铸造铝合金提出的高标准要求,而对一体炉、精炼剂、净化设备及工艺等的研究是今后主要的发展方向。