材料疲勞裂紋擴展（Fatigue crack propagation,FCP）速率是表征材料抗疲勞破壞的重要力學性能指標,是對核反應堆工程、化工、航空、航天、高鐵等關鍵工程進行結構完整性評價的重要依據。采用Arcan試樣對30Cr2Ni4MoV轉子鋼的Ⅱ型裂紋疲勞擴展行為進行研究,結合已有裂紋擴展方向預測準則對Ⅱ型裂紋疲勞擴展方向進行預測,結果表明,最大周向應力準則可以較好地預測Ⅱ型裂紋疲勞擴展方向。采用緊湊拉伸（Compact tension,CT）試樣獲取30Cr2Ni4MoV轉子鋼的I型裂紋疲勞擴展速率,對比I型裂紋和Ⅱ型裂紋的疲勞擴展試驗獲得的FCP速率與J積分范圍關系趨勢,二者較為接近。針對30Cr2Ni4MoV轉子鋼,依據Arcan試樣獲得的Ⅱ型裂紋疲勞擴展速率試驗結果可用于結構裂紋擴展剩余壽命的預測。 

【文章來源】：機械工程學報. 2020,56(20)北大核心

【文章頁數】：10 頁

【部分圖文】：

30Cr2Ni4MoV鋼單軸拉伸應力-應變關系曲線

月2020年10月祁爽等：30Cr2Ni4MoV轉子鋼II型裂紋的疲勞擴展行為89均發(fā)生偏折擴展，且擴展方向與初始裂紋面間夾角約為70.5°而并未實現II型裂紋擴展，同時從理論上證明該現象的合理性。POOK等[2]針對低碳鋼材料，采用含裂紋薄壁圓筒試樣通過共振扭轉疲勞機在30Hz頻率下進行疲勞試驗，發(fā)現薄壁圓筒試樣在疲勞載荷下會發(fā)生屈曲而對FCP速率產生影響。圖1II型裂紋擴展試樣ROBERTS等[3]利用圖2所示的試驗裝置對2024-T3材料的中心裂紋板試樣施加I型靜載和II型循環(huán)載荷，以實現該條件下裂紋的疲勞擴展。圖2II型裂紋疲勞擴展試驗裝置LIU等[4-5]針對2024-T3和7075-T7651兩種鋁合金材料的中心45°斜裂紋板試樣，設計了圖3[4-5]所示“畫框”式夾具來完成II型斷裂試驗。TOOR[6]也采用該種類型夾具實現I-II型裂紋擴展。JONES等[7]針對2024-T4鋁合金材料，采用圖4所示雙邊裂紋緊湊剪切試樣，對II型裂紋斷裂性能進行試驗研究，結果表明II型裂紋臨界應力強度因子(Stressintensityfactor，SIF)較I型裂紋臨界SIF大5%。HOYNIAK等[8]對試驗結果進行有限元分析，結果表明II型裂紋臨界SIF較I型裂紋臨界SIF大44%，采用2024-T4鋁合金材料的雙邊裂紋緊湊剪切試樣，對II型裂紋疲勞萌生進行研究，觀測到裂紋有偏折擴展趨勢。圖3“畫框”式夾具加載示意圖4雙邊裂紋緊湊剪切試樣POOK等[9]試圖對純II型循環(huán)位移加載下低碳鋼雙邊裂紋緊湊剪切試樣的FCPII驅動力門檻值進行研究，但最終發(fā)現很難實現FCPII，因為裂紋擴展方向總會

月2020年10月祁爽等：30Cr2Ni4MoV轉子鋼II型裂紋的疲勞擴展行為89均發(fā)生偏折擴展，且擴展方向與初始裂紋面間夾角約為70.5°而并未實現II型裂紋擴展，同時從理論上證明該現象的合理性。POOK等[2]針對低碳鋼材料，采用含裂紋薄壁圓筒試樣通過共振扭轉疲勞機在30Hz頻率下進行疲勞試驗，發(fā)現薄壁圓筒試樣在疲勞載荷下會發(fā)生屈曲而對FCP速率產生影響。圖1II型裂紋擴展試樣ROBERTS等[3]利用圖2所示的試驗裝置對2024-T3材料的中心裂紋板試樣施加I型靜載和II型循環(huán)載荷，以實現該條件下裂紋的疲勞擴展。圖2II型裂紋疲勞擴展試驗裝置LIU等[4-5]針對2024-T3和7075-T7651兩種鋁合金材料的中心45°斜裂紋板試樣，設計了圖3[4-5]所示“畫框”式夾具來完成II型斷裂試驗。TOOR[6]也采用該種類型夾具實現I-II型裂紋擴展。JONES等[7]針對2024-T4鋁合金材料，采用圖4所示雙邊裂紋緊湊剪切試樣，對II型裂紋斷裂性能進行試驗研究，結果表明II型裂紋臨界應力強度因子(Stressintensityfactor，SIF)較I型裂紋臨界SIF大5%。HOYNIAK等[8]對試驗結果進行有限元分析，結果表明II型裂紋臨界SIF較I型裂紋臨界SIF大44%，采用2024-T4鋁合金材料的雙邊裂紋緊湊剪切試樣，對II型裂紋疲勞萌生進行研究，觀測到裂紋有偏折擴展趨勢。圖3“畫框”式夾具加載示意圖4雙邊裂紋緊湊剪切試樣POOK等[9]試圖對純II型循環(huán)位移加載下低碳鋼雙邊裂紋緊湊剪切試樣的FCPII驅動力門檻值進行研究，但最終發(fā)現很難實現FCPII，因為裂紋擴展方向總會


本文編號：2978423