30Cr2Ni4MoV转子钢Ⅱ型裂纹的疲劳扩展行为

发布时间：2021-01-15 06:34

　　材料疲劳裂纹扩展（Fatigue crack propagation,FCP）速率是表征材料抗疲劳破坏的重要力学性能指标,是对核反应堆工程、化工、航空、航天、高铁等关键工程进行结构完整性评价的重要依据。采用Arcan试样对30Cr2Ni4MoV转子钢的Ⅱ型裂纹疲劳扩展行为进行研究,结合已有裂纹扩展方向预测准则对Ⅱ型裂纹疲劳扩展方向进行预测,结果表明,最大周向应力准则可以较好地预测Ⅱ型裂纹疲劳扩展方向。采用紧凑拉伸（Compact tension,CT）试样获取30Cr2Ni4MoV转子钢的I型裂纹疲劳扩展速率,对比I型裂纹和Ⅱ型裂纹的疲劳扩展试验获得的FCP速率与J积分范围关系趋势,二者较为接近。针对30Cr2Ni4MoV转子钢,依据Arcan试样获得的Ⅱ型裂纹疲劳扩展速率试验结果可用于结构裂纹扩展剩余寿命的预测。 

【文章来源】：机械工程学报. 2020,56(20)北大核心

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

30Cr2Ni4MoV钢单轴拉伸应力-应变关系曲线

月2020年10月祁爽等：30Cr2Ni4MoV转子钢II型裂纹的疲劳扩展行为89均发生偏折扩展，且扩展方向与初始裂纹面间夹角约为70.5°而并未实现II型裂纹扩展，同时从理论上证明该现象的合理性。POOK等[2]针对低碳钢材料，采用含裂纹薄壁圆筒试样通过共振扭转疲劳机在30Hz频率下进行疲劳试验，发现薄壁圆筒试样在疲劳载荷下会发生屈曲而对FCP速率产生影响。图1II型裂纹扩展试样ROBERTS等[3]利用图2所示的试验装置对2024-T3材料的中心裂纹板试样施加I型静载和II型循环载荷，以实现该条件下裂纹的疲劳扩展。图2II型裂纹疲劳扩展试验装置LIU等[4-5]针对2024-T3和7075-T7651两种铝合金材料的中心45°斜裂纹板试样，设计了图3[4-5]所示“画框”式夹具来完成II型断裂试验。TOOR[6]也采用该种类型夹具实现I-II型裂纹扩展。JONES等[7]针对2024-T4铝合金材料，采用图4所示双边裂纹紧凑剪切试样，对II型裂纹断裂性能进行试验研究，结果表明II型裂纹临界应力强度因子(Stressintensityfactor，SIF)较I型裂纹临界SIF大5%。HOYNIAK等[8]对试验结果进行有限元分析，结果表明II型裂纹临界SIF较I型裂纹临界SIF大44%，采用2024-T4铝合金材料的双边裂纹紧凑剪切试样，对II型裂纹疲劳萌生进行研究，观测到裂纹有偏折扩展趋势。图3“画框”式夹具加载示意图4双边裂纹紧凑剪切试样POOK等[9]试图对纯II型循环位移加载下低碳钢双边裂纹紧凑剪切试样的FCPII驱动力门槛值进行研究，但最终发现很难实现FCPII，因为裂纹扩展方向总会

月2020年10月祁爽等：30Cr2Ni4MoV转子钢II型裂纹的疲劳扩展行为89均发生偏折扩展，且扩展方向与初始裂纹面间夹角约为70.5°而并未实现II型裂纹扩展，同时从理论上证明该现象的合理性。POOK等[2]针对低碳钢材料，采用含裂纹薄壁圆筒试样通过共振扭转疲劳机在30Hz频率下进行疲劳试验，发现薄壁圆筒试样在疲劳载荷下会发生屈曲而对FCP速率产生影响。图1II型裂纹扩展试样ROBERTS等[3]利用图2所示的试验装置对2024-T3材料的中心裂纹板试样施加I型静载和II型循环载荷，以实现该条件下裂纹的疲劳扩展。图2II型裂纹疲劳扩展试验装置LIU等[4-5]针对2024-T3和7075-T7651两种铝合金材料的中心45°斜裂纹板试样，设计了图3[4-5]所示“画框”式夹具来完成II型断裂试验。TOOR[6]也采用该种类型夹具实现I-II型裂纹扩展。JONES等[7]针对2024-T4铝合金材料，采用图4所示双边裂纹紧凑剪切试样，对II型裂纹断裂性能进行试验研究，结果表明II型裂纹临界应力强度因子(Stressintensityfactor，SIF)较I型裂纹临界SIF大5%。HOYNIAK等[8]对试验结果进行有限元分析，结果表明II型裂纹临界SIF较I型裂纹临界SIF大44%，采用2024-T4铝合金材料的双边裂纹紧凑剪切试样，对II型裂纹疲劳萌生进行研究，观测到裂纹有偏折扩展趋势。图3“画框”式夹具加载示意图4双边裂纹紧凑剪切试样POOK等[9]试图对纯II型循环位移加载下低碳钢双边裂纹紧凑剪切试样的FCPII驱动力门槛值进行研究，但最终发现很难实现FCPII，因为裂纹扩展方向总会


本文编号：2978423