高强度合金材料的超高周疲劳损伤机制和寿命预测

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• 论文作者：施惠基 ; 段政 ; 马显锋
• 年：2016
• 作者机构：清华大学航天航空学院;
• 论文关键词：高强度合金 ; 超高周疲劳 ; 超声疲劳 ; 次表面夹杂
• 会议召开时间：2016-07-08
• 会议录名称：第三届中国超高周疲劳学术会议摘要集
• 英文会议录名称：Abstracts of the 3rd National Symposium On Very High Cycle Fatigue CVHCF3
• 语种：中文
• 分类号：TG115.57
• 学会代码：AGLU
• 会议名称：第三届中国超高周疲劳学术会议
• 会议地点：中国四川成都
• 主办单位：中国力学学会固体力学专业委员会
• 学会名称：中国力学学会
• 页数：1
• 文件大小：363k
• 原文格式：D
• 会议级别：全国

摘要

高强度合金材料的超高周疲劳行为已经成为大型燃气轮机和航空发动机等领域的研究热点,深入理解高强度合金材料的疲劳失效机理并建立相应的理论模型对于这些关键部件的设计和安全评估至关重要。本文以镍基高温合金IN718为研究对象,论文研究了高强度合金材料较低频率旋转弯曲超高周疲劳和超声疲劳的频率相关性,深入探讨了拉伸强度对其的影响,同时建立了有效的理论预测模型。在对镍基高温合金IN718的室温旋转弯曲循环载荷下的疲劳试验中,发现了其在107周次后仍有疲劳失效发生;对断口的形貌进行了微观观测分析,表明随着应力水平的降低形成多源起裂到单源起裂的模式的转变。结合应力强度因子和失效机制模型,得到了特定区域裂纹萌生和扩展的特征和主导失效机制;据此建立了寿命预测模型,得到了相对精确的预测结果。对IN718镍基高温合金进行了20k Hz超声频率超高周疲劳测试,通过与旋转弯曲疲劳试验结果的对比分析,发现了高频测试结果对S-N曲线的影响;对高频失效断口进行了SEM观测,并从应变率相关性的角度分析了加载频率对IN718疲劳失效的影响机制。

引文