超高層結(jié)構(gòu)建筑、橋梁工程、高速列車(chē)等國(guó)家裝備及工程的飛速發(fā)展,對(duì)重大工程項(xiàng)目零部構(gòu)件特別是合金構(gòu)件的精度、耐久度、可靠度及安全性等提出了更高的要求,關(guān)鍵構(gòu)件的長(zhǎng)壽命與耐久性成為重大工程亟待解決的問(wèn)題。近十年,我國(guó)努力將“中國(guó)制造”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸袊?guó)智造2025”,并且已經(jīng)取得了一定的成效,例如裝配式建筑技術(shù)、新型盾構(gòu)機(jī)的研制、大飛機(jī)生產(chǎn)制造、新型長(zhǎng)征火箭的成功發(fā)射等,從先前的“可用”,如今正在向“耐用”積極的轉(zhuǎn)變。在土木工程應(yīng)用中,新興的工程材料、工程結(jié)構(gòu)已不再追求便宜快捷,良好的工作性能,長(zhǎng)壽命與高可靠性成為了新的追求方向。實(shí)際工程結(jié)構(gòu)常常面臨構(gòu)件之間的連接問(wèn)題,焊接作為最高效的連接方式之一,其內(nèi)部不可避免會(huì)引入焊接氣孔、夾雜、非均勻組織、幾何不連續(xù)等缺陷,盡管焊接接頭擁有較好的靜力學(xué)強(qiáng)度,但其疲勞性能往往不佳,導(dǎo)致焊接接頭在工程結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用存在較高的疲勞失效的隱患,據(jù)統(tǒng)計(jì),90%以上的工程結(jié)構(gòu)失效均由疲勞斷裂問(wèn)題導(dǎo)致,造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。然而,人們對(duì)鋁合金焊接接頭局部力學(xué)響應(yīng)和長(zhǎng)壽命疲勞失效機(jī)理的認(rèn)識(shí)十分匱乏,導(dǎo)致工程設(shè)計(jì)缺乏充分的理論與試驗(yàn)支持,因此,焊接接頭局部力學(xué)問(wèn)題及其... 

【文章來(lái)源】：西華大學(xué)四川省

【文章頁(yè)數(shù)】：79 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

超長(zhǎng)壽命疲勞范圍常見(jiàn)的S-N曲線(xiàn)類(lèi)型

6圖1.2超高周疲勞內(nèi)部疲勞裂紋萌生形式[38]Fig.1.2FatiguetypicalfailuremodesinVHCFregime[38].FGA的研究在全世界范圍內(nèi)有著大量的研究，其中日本學(xué)者M(jìn)urakami對(duì)于FGA研究提出的假設(shè)模型是非常具有建設(shè)性的—HydrogenEmbrittlement—“氫脆”模型[39]。該模型認(rèn)為魚(yú)眼區(qū)域形成的原因是因?yàn)闅涞木奂�，在冶煉過(guò)程中的鋼鐵會(huì)出現(xiàn)非金屬夾雜，在夾雜附近會(huì)聚集起在該過(guò)程中產(chǎn)生的氫，在應(yīng)力作用下氫從夾雜中脫離并導(dǎo)致材料在夾雜附近產(chǎn)生脆性破壞。圖1.3中即為眾多學(xué)者認(rèn)同的氫脆模型，本模型指出，在復(fù)雜應(yīng)力作用下氫從非金屬夾雜處脫離，從而導(dǎo)致金屬材料在夾雜附近產(chǎn)生裂紋萌生現(xiàn)象。圖1.3“氫脆”模型假設(shè)圖[40]Fig.1.3"Hydrogenembrittlement"modelhypothesis[40].對(duì)于內(nèi)部無(wú)第二相夾雜的單相金屬材料，有學(xué)者提出提出超高周次循環(huán)載荷作用后，仍會(huì)導(dǎo)致基體中出現(xiàn)大量不可逆的滑移，逐漸引起試樣表面粗糙度的增大，使其達(dá)到PSB形成的門(mén)檻值[41]。然而這個(gè)過(guò)程需要相當(dāng)長(zhǎng)的循環(huán)荷載作用，才能引起疲勞強(qiáng)度在超高周疲勞區(qū)域的再次下降。這種疲勞裂紋萌生被稱(chēng)為滑移帶開(kāi)裂。對(duì)于此，四川大學(xué)學(xué)者王寵等[42,43]發(fā)現(xiàn)在純鐵等材料經(jīng)歷過(guò)超長(zhǎng)壽命疲勞后的失效，伴隨著顯著的熱耗散，疲勞裂紋的萌生通常發(fā)生在試件的表面PSB區(qū)域。

6圖1.2超高周疲勞內(nèi)部疲勞裂紋萌生形式[38]Fig.1.2FatiguetypicalfailuremodesinVHCFregime[38].FGA的研究在全世界范圍內(nèi)有著大量的研究，其中日本學(xué)者M(jìn)urakami對(duì)于FGA研究提出的假設(shè)模型是非常具有建設(shè)性的—HydrogenEmbrittlement—“氫脆”模型[39]。該模型認(rèn)為魚(yú)眼區(qū)域形成的原因是因?yàn)闅涞木奂�，在冶煉過(guò)程中的鋼鐵會(huì)出現(xiàn)非金屬夾雜，在夾雜附近會(huì)聚集起在該過(guò)程中產(chǎn)生的氫，在應(yīng)力作用下氫從夾雜中脫離并導(dǎo)致材料在夾雜附近產(chǎn)生脆性破壞。圖1.3中即為眾多學(xué)者認(rèn)同的氫脆模型，本模型指出，在復(fù)雜應(yīng)力作用下氫從非金屬夾雜處脫離，從而導(dǎo)致金屬材料在夾雜附近產(chǎn)生裂紋萌生現(xiàn)象。圖1.3“氫脆”模型假設(shè)圖[40]Fig.1.3"Hydrogenembrittlement"modelhypothesis[40].對(duì)于內(nèi)部無(wú)第二相夾雜的單相金屬材料，有學(xué)者提出提出超高周次循環(huán)載荷作用后，仍會(huì)導(dǎo)致基體中出現(xiàn)大量不可逆的滑移，逐漸引起試樣表面粗糙度的增大，使其達(dá)到PSB形成的門(mén)檻值[41]。然而這個(gè)過(guò)程需要相當(dāng)長(zhǎng)的循環(huán)荷載作用，才能引起疲勞強(qiáng)度在超高周疲勞區(qū)域的再次下降。這種疲勞裂紋萌生被稱(chēng)為滑移帶開(kāi)裂。對(duì)于此，四川大學(xué)學(xué)者王寵等[42,43]發(fā)現(xiàn)在純鐵等材料經(jīng)歷過(guò)超長(zhǎng)壽命疲勞后的失效，伴隨著顯著的熱耗散，疲勞裂紋的萌生通常發(fā)生在試件的表面PSB區(qū)域。


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