一、材料疲劳裂纹扩展和断裂定量规律的研究（论文文献综述）
康思凡[1]（2021）在《再制造毛坯感应淬火强化层损伤演化规律研究》文中指出印刷机是现代机械领域高精密设备的一种,齿轮是保证印刷机正常运行的关键性零部件,也是印刷机设备中数量最多的零部件,对印刷品的质量至关重要。为提高齿轮零部件的力学性能及服役寿命,工程中一般会采用表面处理技术在零部件表面形成一层强化层,这层强化层在服役过程中提高了零部件的耐磨性,延长了零部件的使用寿命,但对已具有服役历史的零部件进行再制造时,强化层的存在使裂纹扩展更加复杂,对再制造提出了更大的挑战。感应淬火是常用的表面强化技术,本文以42CrMo齿轮钢为研究对象,通过不同感应淬火参数得到不同深度淬硬层,研究材料内部力学性能和裂纹扩展演变规律,探究弯曲疲劳寿命与淬硬层深度的关系,结合裂纹萌生及扩展规律为再制造过程中合理去除深度提供参考。本文主要开展了如下研究:1、采用超高频GCT-1200立式感应淬火机床对试样进行不同工艺的感应淬火处理,得到0.60mm和1.42mm两种深度的淬硬层,试样表层为细小的回火马氏体组织,随着深度的增加,逐渐出现细小的珠光体组织,过渡区由回火马氏体、珠光体及铁素体三种组织构成,基体组织为铁素体与珠光体的混合组织:含淬硬层试样表面硬度均有明显提高,在试样表面引入了较大的残余压应力,并在次表面残余压应力达到最大。含淬硬层试样在服役过程中,残余应力松弛与lgN之间呈现幂指数变化关系,建立数学模型后发现,淬硬层深度对残余应力松弛的影响大于载荷对残余应力松弛的影响。2、采用GPS-200高频疲劳试验机对淬火及基体试样开展三点弯曲疲劳试验,对三种试样进行疲劳寿命分析后表明,施加载荷越大,疲劳寿命越短,淬硬层深度越深,寿命越短。三种试样S-N曲线均呈非线性关系,对数据处理后发现,疲劳寿命与lgN呈明显的线性关系。3、对断裂试样的断口进行扫描电镜观察,发现基体试样裂纹萌生于边角处,在次表面观察到有明显的裂纹,随着载荷的逐渐增大,裂纹源增多并逐渐向中心区域靠拢;含有强化层的试样因进行感应淬火,形成一条与试样表面平行的条带区,此条带区既是裂纹源区又是裂纹扩展区,含淬硬层试样裂纹向两个方向扩展,分别是沿淬硬层的横向扩展和向内部的散射扩展。4、淬硬层深度一定时,随着载荷的逐渐增大,裂纹源区和扩展区逐渐缩小,疲劳寿命逐渐降低:载荷大小一定时,淬硬层深度较深的试样裂纹源区和扩展区反倒更小,疲劳寿命较短,这是因为在感应淬火过程中,较浅的试样表面淬火速度快、冷却速度高,表面晶粒更加细密,引入了更大的残余压应力。通过分析发现,扩展区与瞬断区交界线距边角距离与时间的关系分为两个阶段,第一阶段占总体的7.2%,拟合距离与时间的关系,得出如何处理强化层深度的数学模型。
胡志强[2]（2021）在《热作模具钢5CrNiMoV（Nb）热变形行为及组织性能研究》文中提出5CrNiMoV钢是典型的Cr-Mo-V系马氏体型热作模具钢,广泛用于制造各种热锻模具,但热强性不足的问题影响着其使用寿命和应用范围。为此,本文基于热动力学计算,对5CrNiMoV钢进行合金成分优化,开发出一种兼备较高硬度和良好韧性的新型热作模具钢5CrNiMoVNb。借助热膨胀相变仪、电子万能试验机、Gleeble热压缩试验机、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、热疲劳试验机等研究了 Cr-Mo-V系热作模具钢热变形行为与服役性能,揭示了热作模具钢热变形机制及微观组织演变规律,解释了 Mo、V等合金元素对热作模具钢高温热稳定性、热疲劳性能的影响机理。本文获得以下主要研究结果:（1）新型热作模具钢5CrNiMoVNb中碳化物含量明显增多,特别是MC型碳化物,670℃以下MC、M23C6和M7C3碳化物含量基本恒定,有利于提高材料常温强韧性、高温热稳定性和热疲劳性能等;其中Mo、V和Nb合金元素的增加提高了合金元素的固溶温度和固溶度,有利于抑制奥氏体晶粒的粗化。相较于5CrNiMoV钢,5CrNiMoVNb钢可以在更宽泛的淬火+回火温度范围内获得更优异的力学性能,其中5CrNiMoVNb钢最佳热处理工艺为:940℃淬火+600℃回火2h。（2）基于Gleeble单双道次热压缩实验,研究了这两种Cr-Mo-V系热作模具钢的高温热变形行为,构建了 5CrNiMoV钢高温流变应力模型、动态再结晶模型、亚动态再结晶模型和晶粒长大模型等,具有较高的准确性,可用于大型模块自由锻过程模拟。热变形过程中,5CrNiMoV钢的奥氏体晶粒尺寸随变形温度的升高、应变速率的减小而增大;当发生完全动态再结晶时,高的应变速率和较低的变形温度有利于应变储存能的提高,从而促进再结晶晶粒的细化。此外,不同变形条件下的再结晶晶粒尺寸变化及晶界形貌特征表明:非连续动态再结晶（DDRX）是在5CrNiMoV钢热变形过程中发生再结晶形核和晶粒长大的主要机制。（3）5CrNiMoV钢中马氏体相与母相奥氏体位向关系更符合N-W取向关系。奥氏体热变形微观织构研究表明,相同应变速率下,温度越高,MAD（随机取向分布）值越大,旋转Cube织构组分越强;相同热变形温度下,应变速率越大,MAD值越小,变形织构组分越少,这是因为活性滑移系的增大以及奥氏体晶粒的细化。此外,马氏体相变织构一方面取决于相变过程变体的选择,另一方面,马氏体相变织构总是向与母相取向差较小的方向转变。（4）基于已获得的5CrNiMoV钢的材料模型,建立了 5CrNiMoV钢大型热作模块的自由锻有限元模型。自由锻模拟研究表明:在多道次拔长过程中,提高压下速率,选用较小的砧宽,不仅可以细化晶粒,还可以提高大型热作模块变形的均匀性。基于正交模拟试验,优化了 5CrNiMoV钢大型热作模块自由锻拔长工艺,最佳工艺参数为:压下速率40mm/s、砧宽1000mm和单道次压下量25%。（5）对比5CrNiMoV钢和5CrNiMoVNb钢高温热稳定性可以发现,在600和650℃时,5CrNiMoVNb钢的高温热稳定性较5CrNiMoV钢分别提高了 35%和45%。两种Cr-Mo-V系热作模具钢的初始回火组织均由回火马氏体和碳化物组成,由于5CrNiMoVNb钢碳化物含量较高,且大部分碳化物呈颗粒状弥散分布在基体上,5CrNiMoVNb钢具有较好的高温热稳定性和抗回火软化性能。此外,由于Cr、Mo和V等中强碳化物形成元素含量较为合理,5CrNiMoVNb钢热稳保温过程中的主要析出强化相MC、M7C3和M23C6具有极低的粗化速率系数。通过工艺调控,使5CrNiMoV钢中残留一定量的残余应变,可以提高材料内部位错胞、马氏体板条界等缺陷数量,有利于抑制热稳保温过程中基体组织的粗化,改善碳化物形貌,抑制碳化物粗化,从而提高5CrNiMoV钢的热稳定性能。（6）基于自约束疲劳试验,对比分析了 5CrNiMoV钢和5CrNiMoVNb钢的热疲劳性能,经过2000次热疲劳循环后,两种钢中均出现热疲劳裂纹,主裂纹长度分别为184.47μm和104.06μm,5CrNiMoV钢中热疲劳裂纹长度、宽度和数量均大于5CrNiMoVNb钢,由不同循环次数的主裂纹长度、宽度关系可以判定,5CrNiMoVNb钢的热疲劳寿命较5CrNiMoV钢大约提高了 50%;对比不同热疲劳循环次数的热疲劳裂纹,还可以发现5CrNiMoVNb钢热疲劳裂纹的萌生和扩展速率明显小于5CrNiMoV钢。此外,由于小颗粒碳化物含量较高,对位错运动、组织粗化抑制作用较强,5CrNiMoVNb钢具有更好的组织稳定性和强韧性能,因此5CrNiMoVNb钢热疲劳性能优于5CrNiMoV钢。
康强[3]（2021）在《Mg-Zn-Ca系合金热加工变形能力及断裂韧性研究》文中研究指明镁合金是目前应用的最轻质的金属工程结构材料。由于镁合金在轻量化、降低能耗、节能减排等方面作用显着,其在飞机、汽车、轨道交通等领域的应用逐渐推广,但仍主要用作非承力结构件。近年来,Mg-Zn-Ca系合金以其良好的力学性能、室温成形性、耐热耐腐蚀性能受到科研人员的广泛关注,但在用作承力结构件时所要求的断裂韧性方面研究甚少,同时高Zn含量Mg-Zn-Ca系合金热加工变形能力较差,其热加工制备方面仍有瓶颈。因此,本论文以Ca元素含量为变量,研究了系列Mg-4 wt.%Zn-xwt.%Ca（x=0,0.2,0.5,0.8）合金的热压缩变形行为、热压缩动态再结晶行为以及热加工变形能力和组织特征,确定了其最优热加工工艺窗口,并基于此,利用等温锻造工艺制备了变形Mg-4Zn-xCa合金,研究了其断裂韧性及疲劳裂纹扩展行为。为了揭示Mg-4Zn-xCa合金热压缩变形规律,准确预测Mg-4Zn-xCa合金在热压缩变形中的流变应力,进而指导其热加工制备,研究了 Mg-4Zn-xCa合金的热压缩变形行为。首先研究了 Mg-4Zn-xCa合金的流变应力行为,并建立了 Mg-4Zn-xCa合金的预测流变应力的热压缩变形本构方程;其次研究了不同含量Ca元素对Mg-4Zn-xCa合金热变形本构方程的影响,并进一步揭示了 Ca元素对Mg-4Zn-xCa合金热变形本构方程材料常数n值的影响规律;最后基于此建立了高精度的Mg-4Zn-xCa合金热压缩本构方程。结果表明:随着Ca含量的增加,Mg-4Zn-xCa合金本构方程预测流变应力的准确度降低;Mg-4Zn合金在200～350℃的变形机制以基面滑移为主,因而其本构方程中材料常数n值在该温度区间变化不明显,而Ca元素的添加导致Mg-4Zn-xCa合金在热压缩过程中锥面<c+a>滑移被激活,因而使得n值明显降低,且锥面<c+a>滑移的激活温度随Ca含量的增加而降低;Mg-4Zn-xCa合金锥面<c+a>滑移更容易被激活主要与Ca元素添加导致的轴比（c/a）、层错能（SFE）和晶粒尺寸的降低有关;最后,基于Ca含量对材料常数n值的影响规律,针对不同Ca含量的Mg-4Zn-xCa合金在不同温度区间优化后,其本构方程预测流变应力的准确度明显提高。为了揭示Mg-4Zn-xCa合金热压缩变形组织细化规律,进而利用热加工改善Mg-4Zn-xCa合金强韧性,研究了 Mg-4Zn-xCa合金热压缩变形过程中的动态再结晶行为。首先建立了表征Mg-4Zn-xCa合金动态再结晶临界应变（ε）与热变形条件（Z参数）关系的Sellars模型;其次研究了热变形条件（T,ε）及不同含量Ca元素对Mg-4Zn-xCa合金微观组织的影响,并建立了动态再结晶晶粒尺寸dDRX和动态再结晶体积分数fDRX与Z参数之间的定量关系;最后讨论了 Mg-4Zn-xCa合金动态再结晶形核机制。结果表明:Mg-4Zn-xCa合金动态再结晶临界应变的Sellars模型可表达为:εc=aZb,其中a、b为常数;Mg-4Zn-xCa合金的动态再结晶晶粒尺寸dDRx和体积分数fDRX均随着热变形温度的升高和应变速率的降低（Z参数的减小）而增加,Mg-4Zn-xCa合金动态再结晶晶粒尺寸dDRX与Z参数的关系可表达为:dRX=AZ",其中A、n为常数,Mg-4Zn-xCa合金动态再结晶体积分数fDRX与Z参数的关系可表达为:fDRx=B+ClnZ,其中B、C为常数。在相同热变形条件下,Mg-4Zn-xCa合金动态再结晶晶粒尺寸dDRX和体积分数fDRX均随Ca含量的增加而减小,主要原因是:位于晶界处细小（200～300 nm）的第二相析出能够有效阻碍动态再结晶晶粒长大,同时固溶于基体中的Ca原子以及细小的含Ca第二相析出会钉扎位错,阻碍位错运动,从而抑制动态再结晶的发生;Ca元素的添加和应变速率的升高使得Mg-4Zn-xCa合金热压缩组织中出现剪切带和孪晶诱导形核特征,同时随着Ca含量的增加,第二相尺寸、数量逐渐增加,第二相粒子激发形核（Particle stimulated nucleation,PSN）机制逐渐成为 Mg-4Zn-xCa 合金中主要的动态再结晶形核机制。为了明确高Zn含量Mg-4Zn-xCa合金最优热加工工艺窗口,进而指导其热加工工艺制定,并进一步阐述Ca元素在Mg-4Zn-xCa合金热加工过程中的作用机制,研究了 Mg-4Zn-xCa合金的热加工变形能力及组织特征。首先构建了 Mg-4Zn-xCa合金的热加工图,获得了 Mg-4Zn-xCa合金热加工安全区和失稳区;其次通过热加工图中典型区域（失稳区、安全区、功率耗散效率峰值区）的微观组织分析明确了 Mg-4Zn-xCa合金最优的热加工工艺窗口;最后利用高温热塑性实验进一步研究了 Mg-4Zn-xCa合金的热加工变形能力,并通过分析其在不同温度及应变速率下的热拉伸断口,阐述了 Ca元素恶化Mg-4Zn-xCa合金热加工变形能力的作用机制。结果表明:Ca元素的添加扩大了Mg-4Zn-xCa合金的失稳区,使其热加工窗口变窄;Mg-4Zn-xCa合金的失稳区功率耗散效率一般较低（η≤0.15）,微观组织以拉长的铸态晶粒、未再结晶区域、孪晶、变形带或微裂纹为主,其安全区则以再结晶组织为主;Ca元素的添加也使得Mg-4Zn-xCa合金高温热塑性变差,原因是脆性含Ca第二相（Ca2Mg6Zn3）容易成为Mg-4Zn-（0.2/0.5/0.8）Ca合金高温拉伸过程中的开裂源,尤其在350℃热拉伸时,由于拉伸温度接近共晶相Ca2Mg6Zn3熔点,使其更容易成为开裂源。为了成功制备变形Mg-4Zn-xCa合金,为高Zn含量Mg-Zn-Ca系合金的热加工制备提供借鉴,并进一步揭示Ca元素对Mg-4Zn-xCa合金断裂韧性的影响规律,利用等温锻造工艺制备了变形Mg-4Zn-xCa合金并研究了其断裂韧性和疲劳裂纹扩展行为。首先基于Mg-4Zn-xCa合金最优热加工工艺窗口,利用等温锻造工艺成功制备了变形Mg-4Zn-xCa合金;其次研究了等温锻造及退火后Mg-4Zn-xCa合金微观组织特征以及等温锻造Mg-4Zn-xCa合金断裂韧性;最后利用疲劳裂纹扩展实验,研究了 Mg-4Zn-xCa合金疲劳裂纹扩展行为,阐述了 Ca元素改善Mg-4Zn-xCa合金断裂韧性以及阻碍其疲劳裂纹扩展的机制。结果表明:随着Ca含量的增加,等温锻造及锻造退火态Mg-4Zn-xCa合金的晶粒尺寸逐渐细化,第二相Ca2Mg6Zn3数量逐渐增多,宏观织构逐渐减弱;随着Ca含量的增加,等温锻造Mg-4Zn-xCa合金屈服强度逐渐增加,延伸率逐渐降低,平面应变断裂韧性（KIc）逐渐改善,断口“伸张区”附近塑性区尺寸逐渐增大,材料抵抗裂纹扩展的能力增强;随着Ca含量的增加,等温锻造Mg-4Zn-xCa合金疲劳裂纹扩展速率逐渐降低,对疲劳裂纹扩展的阻碍能力逐渐增强,这主要归因于Ca元素的添加导致的晶粒细化,原因是:晶粒细化可以激活疲劳裂纹尖端附近组织中的非基面滑移,释放裂纹尖端应力,抑制孪晶的产生,从而降低疲劳裂纹沿孪晶界扩展的几率,提高材料对疲劳裂纹扩展的阻碍能力。此外,逐渐增加的大角度晶界比例也有助于提高材料对疲劳裂纹扩展的阻碍能力。
刘永权[4]（2021）在《基于能量耗散、应变累积及微观演化ASTM A572 Gr65钢疲劳性能的研究》文中研究指明ASTM A572 Gr65钢具有优异的力学性能,在输电线铁塔、建筑等领域得到了广泛地使用。但在实际应用中,这些结构往往会承受复杂的循环应力,而传统的疲劳试验方法耗时、耗资。利用疲劳过程中产生的能量耗散、应变累积及微观演化可以快速对材料的疲劳性能进行评定。因此,本课题提出基于能量理论和棘轮效应的材料疲劳性能评定方法,并探究不同循环应力下的微观组织演化机理。本研究可以为材料的结构设计、疲劳极限评定以及剩余疲劳寿命的预测提供可靠依据。论文结合拉伸试验结果,分析了ASTM A572 Gr65钢的力学性能和能量耗散规律;借助于红外热像技术以及疲劳加载后产生的棘轮效应,探究了材料在疲劳加载过程中的能量耗散、应变累积;利用循环稳定状态下的应变累积量与试样表面温升稳定值对材料的疲劳极限进行评定;运用EBSD与SEM等分析测试方法对不同应力状态下的微观组织与疲劳断口进行表征分析,探讨疲劳过程中的微观演化机理。拉伸试验结果表明,ASTM A572 Gr65钢的屈服强度为472 MPa,抗拉强度为555MPa,延伸率为37%。在拉伸过程中,试样产生较大的塑性变形,大量的能量向环境中耗散,从而引起试样表面温度迅速升高。拉伸时温度变化呈现出三个阶段:拉应力小于材料拉伸弹性极限时的温度降低阶段、拉应力超过材料拉伸弹性极限时的温度逐渐上升阶段和试样发生拉伸断裂时的温度陡增阶段。不同循环应力作用下,会产生不同程度的变形及能量耗散,导致试样应变累积量及表面温度值增大。其中,变形主要包括弹性变形以及不可逆的塑性变形。在不可逆变形过程中产生的加工硬化,使试样的应变累积以及表面温度在较短时间内达到稳定值。当循环加载应力的峰值低于材料的疲劳极限时,试样在稳定变形阶段的应变累积量及其表面的温升值较小,试样不会疲劳断裂;当循环应力的峰值超过材料的疲劳极限时,试样在稳定变形阶段的应变累积量及表面温升值相较于前者会有较大的提升,但稳定状态不会长时间保持。在循环应力持续作用下,应变累积量与表面温升值将发生第二次突增,直至试样发生疲劳断裂。循环加载过程中,材料的应变累积及能量耗散呈现相同的变化规律。循环加载过程中,宏观表现为试样塑性应变累积量以及表面温度的升高,微观上则表现为织构、几何必需位错密度的变化及晶粒的演化。随着循环应力峰值的增加,材料内的织构密度不断增大。同时,材料中的几何必需位错密度也显着上升,试样发生明显地加工硬化,且大量的位错堆积在一起形成亚晶界,最终导致材料中的再结晶晶粒逐渐转化为亚结构和变形晶粒。疲劳断口呈现三个区域:裂纹萌生区、裂纹扩展区以及疲劳瞬断区。其中,裂纹扩展区表现出典型的脆性断裂特征,以准解理断裂特征为主,瞬断区则呈现出明显的塑性断裂特征。利用疲劳加载过程中变形稳定阶段的应变累积值与试件表面的温升值对材料的疲劳性能进行评定,得到的疲劳极限分别为453 MPa及423 MPa,与传统疲劳试验方法得到的结果相比误差分别为1.1%及7.6%。
邱斌[5]（2021）在《设置悬挂吊车平板网架结构的疲劳载荷谱及疲劳寿命研究》文中研究说明平板网架结构广泛应用于设置悬挂吊车的工业建筑中,随着我国建筑业和工业的迅速发展,悬挂吊车的数量、吨位及运行频率在不断地增加,由此引发的网架结构疲劳问题日益凸显。本文依托国家自然科学基金面上项目（51578357）“基于健康监测的平板网架结构疲劳动态可靠性分析与疲劳寿命评估”,针对设置悬挂吊车平板网架结构的疲劳载荷谱及疲劳寿命进行了深入的研究。论文的主要研究工作及结论如下:（1）针对在役网架结构在悬挂吊车作用下的应力状态进行现场实测,分析了网架结构的应力变化规律以及悬挂吊车的载荷效应特点。结果表明,在吊车荷载作用下,网架结构的应力呈现出明显的周期性变化规律,悬挂吊车荷载效应具有很强的区域性。利用有限元软件对网架结构在吊车荷载作用下的应力状况进行模拟,分析结果与实测值吻合较好。（2）基于网架结构的实测载荷数据,结合数据信号处理、雨流计数及数理统计等方法,编制了设置悬挂吊车网架结构的疲劳载荷谱。在此基础上,探讨了网架结构疲劳应力频值谱的理论编制方法,并得到了网架结构在不同荷重分布参数下的疲劳应力频值谱,为设置悬挂吊车的网架结构疲劳寿命分析提供依据。（3）针对网架结构中螺栓球节点用M30高强度螺栓连接的常幅和变幅疲劳性能开展了试验研究,发现疲劳破坏均发生在螺栓与球啮合处的第一圈螺纹位置,并建立了常幅和变幅疲劳S-N曲线。通过疲劳断口形貌分析及螺栓应力的数值模拟,分析了螺栓球节点中高强螺栓的疲劳失效机理。此外,开展了M30高强螺栓在欠拧情况下的常幅疲劳试验,得到了相应的S-N曲线。通过对比发现M30高强螺栓在仅拧入3个螺栓深度的情况下,其疲劳强度大幅降低。（4）对螺栓球节点中高强螺栓的应力集中问题进行了数值分析,探讨了两种不同的建模方式以及不同网格划分尺寸对高强螺栓应力计算结果的影响,并选取合适的有限元模型计算了高强螺栓的应力集中系数和疲劳缺口系数。同时对螺栓球节点中高强螺栓连接的应力集中系数进行了参数化分析,进一步揭示了螺栓球节点中高强螺栓的疲劳破坏机理。（5）采用S-N曲线法、局部应变法及损伤容限设计法对螺栓球节点中M30高强螺栓的疲劳寿命进行评估。结合已有的疲劳试验数据及理论分析,针对三种疲劳寿命评估方法在其计算参数方面提出了修正建议。结果表明,参数修正后的方法具有较高的评估精度,适用于高强螺栓的疲劳寿命分析。（6）基于Palmgren-Miner线性损伤累积理论及疲劳强度S-N曲线,对网架中所测关键构件的两类节点构造细节的疲劳寿命进行评估。随后,建立了基于线性损伤累积理论的网架结构疲劳失效极限状态方程,探讨了方程中各参量的概率分布特征及参数取值,采用Monte-Carlo模拟法计算了所测关键构件的可靠度指标,并讨论了疲劳载荷效应增长率及吊车荷载增大对疲劳可靠度指标的影响规律。结果表明,是否考虑低应力幅损伤程度减弱,对疲劳可靠度指标计算结果影响很大,作低应力幅损伤弱化处理后,可靠度指标明显提高。随着服役时间的延长,疲劳载荷效应增长率越大,疲劳可靠度指标越低。随着吊车荷载的增大,疲劳可靠度指标降低显着。
袁昌望[6]（2021）在《多层次马氏体组织对1500 MPa级热成形钢疲劳裂纹扩展行为的影响研究》文中认为疲劳失效是汽车构件服役过程中最主要的失效形式之一,危害性非常大,构件的疲劳寿命主要由疲劳裂纹的萌生与扩展两部分组成,研究疲劳裂纹的扩展变化行为对与准确预测和评估疲劳寿命具有重要的指导意义。本文针对22Mn B5热成形用钢,通过热成形试验分析其马氏体多层次组织特征与力学性能的变化规律,并采用标准紧凑型（CT）疲劳裂纹扩展试验,分析其疲劳裂纹扩展行为,得出如下结论:（1）通过常规热处理实验优化热成形工艺参数,并在平型模和U型模上对22Mn B5进行热成形实验。发现热成形后钢的强度大幅增加,U型件的力学性能比平型件优异,组织均为板条马氏体;两组试样随温度的变化规律一致,在830℃时力学性能最低,在860℃和890℃时接近1500 MPa,920℃时由于晶粒增大导致力学性能再次降低。（2）原位拉伸过程微孔裂纹在高应力集中处及具有夹杂的晶界处萌生,沿着马氏体晶界破坏,并且夹杂与基体脱粘,在试样的中心处微裂纹扩展长大并聚集,最后导致材料断裂。（3）通过采用SEM、EBSD、TEM等表征手段,对不同工艺条件下的热成形钢组织表征,发现平均原奥氏体晶粒尺寸、板条束、板条块、板条宽度均随着温度的增加而增加。（4）920℃的热成形钢的疲劳寿命128988周次,860℃的只有103346周次;热成形钢的疲劳裂纹稳定扩展区可以用Paris公式描述。通过分析疲劳裂纹扩展速率、反向塑性区尺寸以及疲劳裂纹路径,推断板条块是控制22Mn B5热成形钢疲劳裂纹扩展行为的有效亚结构。（5）稳定扩展区的疲劳断口为典型疲劳条纹,且二次裂纹数量随着应力场强度因子（Δk）的增加而减少。快速扩展区的疲劳断口表现为韧窝和裂纹闭合现象。随着疲劳裂纹的扩展,韧性断裂机制逐渐占主导地位。
杨明光[7]（2021）在《自动机旋转闭锁机构的耐久性提升研究》文中研究表明在射击过程中自动机关重件承受高冲击、强振动、高膛压等复杂循环载荷的冲击作用,目前国内中小口径火炮自动机屡屡发生自动机关重件疲劳断裂现象。设计时通常采用加大安全系数来满足强度要求,关重件存在结构不够优化、应力集中度高等不足,进而造成系统设计多次反复、成本高、周期长等问题。针对上述问题,本文以35mm火炮自动机旋转闭锁机构在循环冲击载荷作用下的耐久性提升需求为牵引,通过研究旋转闭锁机构故障模式、影响及其危害性分析,揭示其耐久性主要影响因素及其影响机理。并以闭锁机构所受到的冲击载荷和结构的应力重新分布对旋转闭锁机构耐久性的影响规律为研究对象,结合旋转闭锁机构模拟件的耐久性试验和BP神经网络算法,对耐久性的影响规律进行进一步的验证和优化,为提高自动机关重件耐久性提供基础技术支撑。主要研究内容如下:（1）梳理现役火炮自动机旋转闭锁机构出现的典型故障,对其进行故障模式、影响及其危害性分析,填写FMECA工作单并绘制危害度矩阵图,分析并归纳出影响旋转闭锁机构耐久性的主要因素为材料因素、载荷因素以及结构参数因素。（2）将旋转闭锁机构耐久性的主要影响因素中的载荷因素和结构参数因素进行定量处理。通过药筒、闩体、身管等组成的平面轴对称模型,分析药筒与药室之间不同摩擦系数以及不同轴向初始间隙对闩体所受冲击载荷的影响规律。结合冲击载荷变化曲线,利用正交试验法对闭锁机构的结构参数以及表面加工质量等因素进行仿真计算,在不改变构件基本尺寸的前提下,研究结构合理的布局对结构耐久性的影响,采用极差分析法分析仿真结果,获得各因素对闭锁机构耐久性的主次影响,其中炮尾体闭锁齿根部圆角变化对旋转闭锁机构的耐久性影响程度最大。（3）对原设计方案以及正交试验中的设计方案进行旋转闭锁机构的耐久性试验,对正交试验中计算结果进行试验验证。试验中所用模拟件的疲劳耐久性寿命与真实结构仿真计算结果基本吻合,模拟件的断裂位置与真实结构仿真计算的疲劳裂纹萌生位置基本一致。（4）利用BP神经网络算法,建立旋转闭锁机构疲劳耐久性寿命的神经网络模型,并对正交试验中的影响因素水平进一步细化。正交试验法优选结果相比原设计方案耐久性寿命提升率为2.56倍;而采用BP神经网络算法,具有更高的优化效率,计算出更优水平的影响因素方案,相比原设计方案耐久性寿命提升率为2.78倍。
陈红蕾[8]（2021）在《微纳尺度金薄膜疲劳行为及微观机理研究》文中研究表明随着近年来电子信息技术的快速发展,世界已逐渐进入以物联网和智能制造为主导的新时代。目前所用电子设备的集成度在不断地增加而其外观尺寸却在不断减小,所用材料的特征尺度也不断地减小到微米甚至纳米尺度。微/纳米尺度金属材料（例如Au、Cu和Al）因其良好的导电性能,是集成电路和柔性电子器件中重要的电极和导电互连材料,承担着为电子器件中各个分立的功能单元传输电信号的功能。这些微/纳尺度的金属薄膜在日常使用中往往会承受较高的温度或机械变形,例如,在超大规模集成电路中,金属薄膜不可避免地承受着较高的电流密度和周期变化的热失配应变;在柔性电子器件中,金属薄膜会受到较大的循环弯曲和拉压变形。在循环载荷作用下,材料会产生疲劳损伤并萌生疲劳裂纹,最终造成由疲劳破坏引起器件功能下降甚至失效。当材料的几何尺度和微观结构尺度减小到微米甚至纳米尺度,其疲劳损伤行为将不同于块体材料。同时,材料尺度由块体尺度向微/纳尺度的转变也会引起损伤机制的转变,产生显着的尺寸效应。因此,澄清微/纳尺度材料的疲劳损伤行为及其微观机制是当前材料领域的关键问题之一,同时对于高性能微电子器件的发展也具有重要的理论和实际意义。在本论文中,通过磁控溅射方法在柔性聚酰亚胺（PI）基体上制备了不同厚度的Au薄膜,同时,通过电子束蒸发与光刻技术在刚性硅基体上制备了不同厚度和不同线宽的Au互连线。薄膜厚度在微米到纳米尺度,金属线宽度在微米尺度。通过单向拉伸、动态弯曲疲劳、交流电热疲劳等实验方法,结合深入的微观结构表征,系统研究了材料尺度、外加载荷和超薄结合层对微/纳尺度Au薄膜疲劳损伤行为的影响及其微观机制。论文的主要研究结果如下:1.对不同厚度（40、90、170、930nm）的纳米晶Au薄膜进行了动态弯曲疲劳实验,研究了材料尺度、外加应变和循环周次对Au薄膜疲劳损伤行为的影响。总结了不同厚度薄膜在不同外加应变幅和循环周次下的疲劳损伤行为,利用外加应变-循环周次坐标系首次构建了薄膜的疲劳损伤行为转变图,发现薄膜损伤行为分为三个区域,即,Ⅰ区为沿滑移带开裂,Ⅱ区为沿滑移带开裂和沿晶开裂的混合区,Ⅲ区为沿晶开裂。当薄膜厚度h≥90 nm,Au薄膜的疲劳损伤主要表现为疲劳挤出和沿晶裂纹两种损伤形式（Ⅰ、Ⅱ或Ⅲ区）。当薄膜厚度减小到40nm,Au薄膜疲劳损伤行为仅表现为沿晶裂纹（Ⅲ区）。为此,提出了通过位错滑移和晶界滑动所累积的不可逆应变εf,DScum和εf,GBScum定量表征上述两种损伤行为转变的临界条件,可以很好地与损伤行为转变图吻合。2.结合疲劳挤出高度的定量表征、疲劳损伤的截面观察和慢正电子束湮没技术对空位缺陷的表征,发现疲劳过程中过饱和空位的产生与扩散对微/纳尺度薄膜材料疲劳挤出的形成起到重要作用。随着薄膜厚度的降低,由于位错相互作用能力的降低和空位扩散的加剧,空位在材料内部积聚和饱和的延迟抑制了疲劳挤出形核,提高了材料的疲劳损伤抗力,从而提高了其疲劳寿命。基于空位模型和实验测量结果,准确地预测了块体到小尺度材料的疲劳微观机制转变。本文所提出的空位辅助挤出生长机制表明,通过调控界面来控制空位行为对设计具有优异疲劳性能的小尺度金属具有重要意义。3.通过在Au薄膜/PI界面之间添加超薄（-5 nm）的钛结合层,研究了薄膜-基体界面对薄膜的疲劳损伤行为的影响。研究表明,加入Ti结合层可显着提高1μm厚Au薄膜的超高周疲劳性能。这种较厚薄膜疲劳寿命提升的主要原因是由于Au/Ti界面有效地抑制了薄膜-基体界面空位聚集形成孔洞和疲劳挤出的生长,从而降低了循环应变局部化和裂纹萌生的倾向。这一发现有力地支持了本文所提出的空位辅助挤出生长机制,并为设计具有超长疲劳寿命的柔性器件提供了一种潜在的策略。4.对纳米晶Au和Au/Ti薄膜的超高周（108周）疲劳损伤行为与相关机制的研究表明,除薄膜中常见的疲劳挤出和沿晶开裂行为外,丘起是一种新的损伤形式,并可能伴随着孔洞的形成。丘起的尺寸具有显着的尺寸效应,同时其密度具有较强的厚度与应变依赖性。越厚的薄膜丘起尺寸越大,但其密度越低。此外,Au/Ti薄膜中所形成的丘起尺寸与密度均略低于Au薄膜的丘起尺寸。分析表明,表面扩散、晶界扩散、界面扩散和外加应变幅梯度均促进丘起形成,其中表面扩散和晶界扩散是影响丘起形成的主要因素。5.对不同厚度（50、100、200nm）和线宽（5、10、15μm）的纳米晶Au互连线进行交流电热疲劳实验,研究尺度和外加载荷对其热疲劳性能和损伤行为的影响。研究发现,Au互连线的热疲劳寿命表现出较强的尺度效应,即线厚度越薄,可承受的热应变幅和温度幅越高。此外,Au互连线的热疲劳寿命没有表现出明显的线宽效应。除了线厚度外,Au互连线的热疲劳损伤行为还明显依赖于外加应变范围。原子扩散和位错滑移是热疲劳变形的两种重要机制,而高温导致的原子扩散是控制疲劳失效的主要因素。基于实验观察和理论分析,提出了纳米晶薄膜的厚度与外加应变控制的热疲劳机理图。
李翰超[9]（2021）在《基于涡流无损检测数据的金属构件疲劳裂纹扩展预测方法研究》文中研究指明金属材料或构件在加工、装配和服役过程中,在外界环境和载荷的共同作用下,会在金属材料或构件中产生疲劳裂纹。疲劳裂纹为在自然状态下产生的真实裂纹,与人工裂纹相比,壁面更为复杂,检测信号更加微弱,因此如何实现对其无损检测是该领域面临的一个难题。如何结合各种检测技术的优势,确定合理的复合检测方案,实现对金属表面疲劳裂纹的快速定位、准确测量,也是一个亟待解决的问题。此外,在含疲劳裂纹的金属构件寿命预测研究中,现有各类预测模型存在计算量大、预测准确性较低的问题,尚未采用十分有效的算法研究加载条件、试件厚度和材料特性对金属表面自然疲劳裂纹扩展过程的影响,并以此根据疲劳裂纹深度预测含裂纹金属构件的疲劳寿命。为此,本文针对以上疲劳裂纹研究中存在的问题,采用三点弯曲试验加工了含有疲劳裂纹的试件,并通过脉冲涡流热成像技术和脉冲涡流技术对疲劳裂纹进行检测;根据两种技术在检测疲劳裂纹上的优势和不足,提出了针对疲劳裂纹的脉冲涡流热成像和脉冲涡流无损检测技术的复合无损检测方法,并结合基于遗传算法的BP神经网络,不仅可快速定位疲劳裂纹位置,还可自动化实现对疲劳裂纹深度的精确测量;利用比例边界有限元（SBFEM）方法求解速度等方面的优势,深入研究了加载条件、试件厚度和材料特性对疲劳裂纹扩展过程的影响。最终通过对金属表面裂纹深度的检测结果,实现了对疲劳裂纹扩展行为和疲劳寿命的预测,建立了无损检测与疲劳寿命预测的桥梁。本文的主要研究内容如下:1.通过三点弯曲试验制备含疲劳裂纹的金属试件通过ABAQUS建立裂纹扩展仿真模型,研究了三点弯曲试验参数对金属构件疲劳裂纹深度的影响;构建三点弯曲试验平台,并通过预制人工裂纹在缺陷尖端形成应力集中,实现疲劳裂纹萌生和扩展;采用高分辨率图像采集设备和图像识别软件,采集不同循环次数下疲劳裂纹深度,并建立了循环次数和疲劳裂纹深度之间的对应关系。该部分研究一方面为生成一定深度的自然疲劳裂纹提供实验基础,另一方面也为本论文第三章和第四章提供实验样件。2.基于脉冲涡流热成像技术的疲劳裂纹快速定位方法研究构建脉冲涡流热成像平台。该平台基于电磁感应加热原理,利用金属构件中疲劳裂纹对电涡流分布的扰动,进而对温度场的扰动,对含自然疲劳裂纹的试件进行红外成像;提出利用相邻像素的值及其之间的相关性来计算像素值的方法,对热成像图像进行处理,提升自然疲劳裂纹的识别精度;分析预制裂纹处、疲劳裂纹处以及无裂纹处温度变化,提出自然疲劳裂纹的定位方法,并通过实例分析了定位精度。3.基于脉冲涡流检测的疲劳裂纹深度定量检测方法研究本文首先对含有裂纹金属构件脉冲涡流检测系统进行建模和仿真,获取检测线圈Z轴磁感应强度与裂纹深度之间的映射关系;然后构建脉冲涡流检测平台,并基于该平台和第二章加工的含不同深度的疲劳裂纹试件获取脉冲涡流无损检测电压与裂纹深度的定量关系;为考察自然疲劳裂纹和人工裂纹对脉冲涡流信号影响的不同,研究了脉冲涡流探头在疲劳裂纹上的放置位置对检测结果的影响;最后通过Matlab获取疲劳裂纹定量检测的标定曲线,根据检测电压逆向评估了疲劳裂纹的深度,并与裂纹的真实深度进行对比,并分析误差来源。4.脉冲涡流热成像与脉冲涡流检测复合的疲劳裂纹的定量检测方法研究脉冲涡流热成像可通过一次成像获取多个裂纹的精确位置,脉冲涡流无损检测技术可实现对疲劳裂纹深度的精确检测。为此,本文利用三维电移动平台控制系统将脉冲涡流热成像、脉冲涡流无损检测两种检测技术进行复合。通过脉冲涡流热成像技术实现对金属构件中自然疲劳裂纹定位,并将定位信息传输给三维电移动平台,三维电移动平台精确控制脉冲涡流定量检测探头,并将其定位在缺陷的正上方,从而实现对金属表面疲劳裂纹的自动、快速、准确检测;为提高自动定量检测精度,本文采用基于遗传算法的BP神经网络技术,用脉冲涡流检测实验数据和仿真数据作为训练样本,训练出反映检测电压与裂纹深度之间函数关系的映射模型,并对模型的误差进行验算,证明了该模型可有效减小疲劳裂纹电磁无损检测的测试误差。5.疲劳裂纹扩展行为研究和疲劳寿命预测本文采用比例边界有限元方法,深入探讨加载条件、试件厚度和材料特性对疲劳裂纹扩展过程的影响,提出了基于试验数据的疲劳裂纹扩展行为和疲劳寿命预测模型;接着采用公开算例数据对该模型的有效性进行验证;最后通过疲劳裂纹深度的无损检测数据,对本文的脉冲涡流检测模型和扩展行为预测模型进行验证,分析了预测误差,证实了基于涡流无损检测数据的金属构件疲劳裂纹扩展预测方法的有效性,以此搭建了无损检测与金属构件疲劳寿命预测的桥梁。
徐超[10]（2020）在《镍基高温合金服役温度范围高温区裂纹急速扩展的现象和本质研究》文中进行了进一步梳理对航空发动机、重型燃机等热端部件高温合金的性能要求日益提高,意味着热端部件需要在越来越高的温度下服役,这对高温合金的疲劳性能提出了更高的要求。因此充分认识高温合金在服役温度范围温度对疲劳裂纹扩展行为的影响规律呈现何种方式,以及导致此规律的主导机制,是一个急需关注的问题。为此,本文系统研究了高温合金疲劳裂纹扩展行为的温度影响规律和本质原因,并由此就长期服役的累积损伤进行了研究,为合金在高温下的损伤容限设计提供了重要的实验和理论依据。通过对粉末高温合金（FGH4097、FGH4098和FGH4096）及变形高温合金（GH4738、GH4720Li）在宽温度范围（室温～800℃）内的大量疲劳裂纹扩展实验数据的分析,表明了随温度增加疲劳寿命并非呈线性下降。明确了镍基高温合金在服役温度范围的高温段都存在一个拐点温度,在各自的拐点温度附近,表现出疲劳裂纹急速扩展、疲劳寿命快速下降的共性现象。通过断口特征、裂纹扩展方式和裂纹尖端损伤区特征的观察分析,阐述了拐点温度时疲劳裂纹急速扩展的主要原因,表观表现为断口特征从穿晶向沿晶断裂转变,实质为明显呈现沿晶断裂特征的转折点对应的应力强度因子ΔKT的快速下降所致,即高温加剧了晶界氧化损伤,使得晶界强度急速下降。同时给出了保载时间、应力和晶粒取向差、晶界处析出相特征等对晶界氧化的影响规律。借助第一性原理,从理论上计算分析了氧致晶界脆化的作用机理。进而定量表征了疲劳力学损伤分量和晶界损伤相关分量对疲劳裂纹扩展的贡献,提出了两损伤分量相交点——等损伤载荷ΔKe的表征方法,给出了纯疲劳条件裂纹扩展过程的等损伤载荷ΔKe（F-O）和疲劳-保载条件下的ΔKe（F-GB）表达式。进一步揭示了导致裂纹急速扩展的出现和存在从根本上是由于等损伤载荷点快速下降至起裂点所致。结合GH4738合金长期时效及采集不同服役年限的烟气轮机GH4738动叶片,室温测试的疲劳裂纹扩展结果表明,沿晶断裂转折点ΔKT能够表征高温合金长期时效和长期服役合金的损伤累积程度。进而提出长时服役累积损伤导致寿命折损的评估方法。经长时时效和实际服役烟气轮机动叶片的评估分析,提出的寿命折损评估方法具有理论依据和实际可操作性,尤其对烟气轮机动叶片服役寿命损伤评估具有可行性。综上,本文采用多种实验和理论计算的方法,明确了镍基高温合金服役温度范围高温段存在疲劳裂纹急速扩展的共性,揭示了现象存在的本质原因和主导机制的贡献,并在此基础上提出了长期服役损伤累积和寿命折损的评估方法,为镍基高温合金热端部件的安全服役和寿命评估提供了依据及可行的分析方法。
二、材料疲劳裂纹扩展和断裂定量规律的研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、材料疲劳裂纹扩展和断裂定量规律的研究（论文提纲范文）
（1）再制造毛坯感应淬火强化层损伤演化规律研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 梯度微结构对裂纹扩展影响的研究现状 |
| 1.2.1 梯度微结构对力学性能的影响 |
| 1.2.2 裂纹在梯度结构材料中的萌生及扩展行为 |
| 1.3 微观组织对裂纹扩展的影响研究 |
| 1.4 残余应力对裂纹扩展的影响研究 |
| 1.5 本课题研究内容 |
| 2 实验材料及设备 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 实验材料 |
| 2.3 三点弯曲疲劳实验 |
| 2.4 试样表征方法 |
| 2.4.1 硬度分析 |
| 2.4.2 应力-应变曲线测定 |
| 2.4.3 残余应力检测 |
| 2.4.4 微观组织观察 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 感应淬火试样性能表征 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 感应淬火的工艺参数 |
| 3.3 感应淬火试样表征 |
| 3.3.1 硬度测试 |
| 3.3.2 应力-应变曲线分析 |
| 3.3.3 残余应力分析 |
| 3.3.4 微观组织分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 感应淬火对42Cr Mo钢三点弯曲疲劳性能的影响 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 三点弯曲疲劳实验 |
| 4.3 试样表面残余应力松弛模型建立 |
| 4.4 疲劳寿命分析拟合 |
| 4.5 淬硬层深度对疲劳寿命的影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 弯曲疲劳裂纹扩展规律研究 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 宏观断口图像拼接 |
| 5.3 同一载荷不同淬硬层裂纹扩展规律 |
| 5.4 同一淬硬层不同载荷裂纹扩展规律 |
| 5.5 强化层处理问题 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间主要研究成果 |
（2）热作模具钢5CrNiMoV（Nb）热变形行为及组织性能研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 绪论 |
| 2.1 热作模具钢概述 |
| 2.2 国内外热作模具钢发展 |
| 2.2.1 国内热作模具钢发展 |
| 2.2.2 国外热作模具钢发展 |
| 2.3 热作模具钢自由锻研究 |
| 2.3.1 自由锻工艺研究 |
| 2.3.2 高温塑性变形行为研究 |
| 2.4 热作模具钢服役性能研究 |
| 2.5 研究方案 |
| 2.5.1 研究内容 |
| 2.5.2 技术路线 |
| 2.5.3 创新点 |
| 3 热作模具钢微观组织及其特性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 试验材料及设备 |
| 3.2.1 试验材料 |
| 3.2.2 试验测试及方法 |
| 3.3 试验钢析出相热力学计算 |
| 3.3.1 5CrNiMoV钢平衡析出相分析 |
| 3.3.2 5CrNiMoVNb钢平衡析出相分析 |
| 3.3.3 Mo、V、Nb等在奥氏体中的固溶度分析 |
| 3.4 试验材料微观组织及力学性能 |
| 3.4.1 相变点的测量 |
| 3.4.2 试验钢热处理工艺 |
| 3.4.3 组织评价及性能测试 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 热作模具钢热变形行为研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 试验方法 |
| 4.3 高温流变应力分析 |
| 4.3.1 流变应力曲线 |
| 4.3.2 高温流变应力模型及验证 |
| 4.3.3 热加工图分析 |
| 4.3.4 热激活能分析 |
| 4.4 动态再结晶行为研究 |
| 4.4.1 动态再结晶动力学模型及验证 |
| 4.4.2 动态再结晶晶粒尺寸模型及验证 |
| 4.5 亚动态再结晶行为分析 |
| 4.5.1 亚动态再结晶行为分析 |
| 4.5.2 亚动态再结晶动力学模型及验证 |
| 4.6 奥氏体晶粒长大行为研究 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 热作模具钢组织演变及热变形微观织构研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 试验方法 |
| 5.3 原始奥氏体组织演变规律 |
| 5.4 马氏体与母相奥氏体取向关系 |
| 5.5 奥氏体热变形织构研究 |
| 5.5.1 不同变形温度对奥氏体织构演变的影响 |
| 5.5.2 不同应变速率对奥氏体织构演变的影响 |
| 5.6 马氏体相变织构研究 |
| 5.7 本章小结 |
| 6 5CrNiMoV模块锻造成形模拟及试验研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 锻造成形模拟研究 |
| 6.2.1 有限元模型的建立 |
| 6.2.2 模拟结果分析 |
| 6.3 锻造成形试验研究 |
| 6.3.1 锻造成形试验过程 |
| 6.3.2 试验结果分析 |
| 6.4 5CrNiMoV大型热作模块自由锻模拟研究 |
| 6.4.1 大型模块有限元模型的建立及参数 |
| 6.4.2 自由锻数值模拟结果分析 |
| 6.4.3 自由锻工艺参数优化 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 热作模具钢热稳定性研究 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 试验方法 |
| 7.3 合金元素配比分析 |
| 7.4 5CrNiMoV和5CrNiMoVNb钢热稳定性对比分析 |
| 7.4.1 热稳硬度演变规律 |
| 7.4.2 热稳微观组织分析 |
| 7.5 残余应变对5CrNiMoV钢热稳定性的影响 |
| 7.5.1 热稳硬度变化规律 |
| 7.5.2 热稳微观组织分析 |
| 7.6 两种Cr-Mo-V系热作模具钢热稳定性机理分析 |
| 7.7 本章小结 |
| 8 热作模具钢热疲劳性能研究 |
| 8.1 引言 |
| 8.2 实验方法 |
| 8.3 热疲劳实验结果分析 |
| 8.3.1 不同循环次数下的疲劳性能分析 |
| 8.3.2 热疲劳对组织的影响 |
| 8.3.3 热疲劳硬度变化 |
| 8.4 热疲劳机理分析 |
| 8.4.1 疲劳裂纹萌生及扩展分析 |
| 8.4.2 两种热疲劳寿命比较研究 |
| 8.5 本章小结 |
| 9 结论 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（3）Mg-Zn-Ca系合金热加工变形能力及断裂韧性研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 Mg-Zn及Mg-Zn-Ca系合金 |
| 2.1.1 Mg-Zn系合金概述 |
| 2.1.2 Mg-Zn-Ca系合金概述 |
| 2.2 镁合金热压缩变形行为 |
| 2.2.1 材料热变形的力学模型 |
| 2.2.2 材料热加工图 |
| 2.2.3 镁合金热压缩变形行为研究 |
| 2.3 镁合金动态再结晶行为 |
| 2.3.1 镁合金动态再结晶临界条件 |
| 2.3.2 镁合金动态再结晶行为研究 |
| 2.4 镁合金断裂韧性及疲劳裂纹扩展研究 |
| 2.4.1 断裂韧性概述 |
| 2.4.2 镁合金断裂韧性的影响因素 |
| 2.4.3 镁合金疲劳裂纹扩展研究 |
| 3 研究内容与方法 |
| 3.1 研究内容 |
| 3.2 技术路线 |
| 3.3 实验设备与方法 |
| 3.3.1 铸锭熔炼及热处理 |
| 3.3.2 热模拟压缩实验 |
| 3.3.3 高温热塑性实验 |
| 3.3.4 等温锻造实验 |
| 3.3.5 力学性能实验 |
| 3.3.6 微观组织分析实验 |
| 4 Mg-4Zn-xCa合金热压缩变形行为研究 |
| 4.1 Mg-4Zn-xCa合金铸态及均匀化组织特征 |
| 4.1.1 Mg-4Zn-xCa合金铸态组织 |
| 4.1.2 Mg-4Zn-xCa合金均匀化组织 |
| 4.2 Mg-4Zn-xCa合金热压缩变形行为 |
| 4.2.1 Mg-4Zn-xCa合金流变应力行为 |
| 4.2.2 Mg-4Zn-xCa合金热变形本构方程构建及验证 |
| 4.2.3 Ca元素对Mg-4Zn-xCa合金热变形本构方程的影响 |
| 4.2.4 Mg-4Zn-xCa合金热变形本构方程优化及验证 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 Mg-4Zn-xCa合金动态再结晶行为研究 |
| 5.1 Mg-4Zn-xCa合金动态再结晶临界条件 |
| 5.2 Mg-4Zn-xCa合金动态再结晶组织演变 |
| 5.2.1 热变形条件对Mg-4Zn-xCa合金微观组织的影响 |
| 5.2.2 钙元素对Mg-4Zn-xCa合金微观组织的影响 |
| 5.3 Mg-4Zn-xCa合金动态再结晶形核机制 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 Mg-4Zn-xCa合金热加工变形能力及组织特征研究 |
| 6.1 Mg-4Zn-xCa合金热加工图构建 |
| 6.1.1 Mg-4Zn-xCa合金热加工变形能力 |
| 6.1.2 Mg-4Zn-xCa合金热加工图构建 |
| 6.2 Mg-4Zn-xCa合金热加工图分析 |
| 6.3 钙元素对Mg-4Zn-xCa合金热加工变形能力的影响 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 Mg-4Zn-xCa合金等温锻造制备及断裂韧性研究 |
| 7.1 Mg-4Zn-xCa合金等温锻造制备 |
| 7.2 Mg-4Zn-xCa合金微观组织特征及断裂韧性研究 |
| 7.2.1 Mg-4Zn-xCa合金微观组织特征 |
| 7.2.2 Mg-4Zn-xCa合金断裂韧性研究及改善机理 |
| 7.3 Mg-4Zn-xCa合金疲劳裂纹扩展研究 |
| 7.3.1 Mg-4Zn-xCa合金疲劳裂纹扩展实验 |
| 7.3.2 Mg-4Zn-xCa合金疲劳裂纹扩展行为研究 |
| 7.4 本章小结 |
| 8 结论与展望 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 后期工作展望 |
| 9 创新点 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（4）基于能量耗散、应变累积及微观演化ASTM A572 Gr65钢疲劳性能的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 高强钢的应用及研究 |
| 1.2.1 高强钢的发展及应用 |
| 1.2.2 高强钢的研究现状 |
| 1.3 疲劳断裂行为及其研究进展 |
| 1.3.1 疲劳裂纹演化规律 |
| 1.3.2 影响疲劳性能的因素 |
| 1.3.3 疲劳过程中的能量耗散 |
| 1.3.4 疲劳过程中的损伤机制 |
| 1.3.5 钢疲劳研究的发展及现状 |
| 1.4 能量法研究疲劳行为 |
| 1.4.1 红外热成像技术原理 |
| 1.4.2 红外热成像技术的发展 |
| 1.4.3 红外热成像用于疲劳研究的现状 |
| 1.5 微观组织演化表征 |
| 1.5.1 电子背散射衍射分析及其原理 |
| 1.5.2 EBSD技术的发展及应用 |
| 1.6 本文研究内容及技术路线 |
| 1.6.1 研究内容 |
| 1.6.2 技术路线 |
| 第二章 实验材料、方法及设备 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 试验材料 |
| 2.3 试样设计 |
| 2.4 试验方案及数据处理 |
| 2.4.1 试验方案 |
| 2.4.2 数据采集及处理 |
| 2.5 实验设备 |
| 2.5.1 红外热成像仪 |
| 2.5.2 疲劳试验设备 |
| 2.5.3 扫描电子显微镜 |
| 2.5.4 其他设备 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 循环应力作用下的棘轮变形及能量耗散 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 棘轮变形行为 |
| 3.2.1 Masing材料 |
| 3.2.2 非Masing材料 |
| 3.2.3 棘轮变形 |
| 3.3 变形过程中的能量演化理论推导 |
| 3.3.1 弹性变形过程中的能量演化 |
| 3.3.2 非弹性变形过程中的能量演化 |
| 3.4 ASTM A572 Gr65 钢的静态拉伸性能及能量演化 |
| 3.4.1 拉伸性能研究 |
| 3.4.2 拉伸过程中的能量演化规律 |
| 3.5 ASTM A572 Gr65 钢在不同应力水平下的棘轮效应 |
| 3.5.1 应力σ_(max)小于材料的弹性极限 |
| 3.5.2 应力σ_(max)处于材料的弹性极限与屈服极限之间 |
| 3.5.3 应力σ_(max)超过材料的屈服强度 |
| 3.5.4 不同循环应力作用下的棘轮应变累积 |
| 3.6 ASTM A572 Gr65 钢在不同应力水平下的能量演化 |
| 3.6.1 疲劳过程中的能量耗散研究 |
| 3.6.2 应力σ_(max)低于材料的弹性极限 |
| 3.6.3 应力σ_(max)超过材料的弹性极限 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 循环变形过程中的微观演化及断裂机理 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 疲劳过程中随应力变化的微观组织演化规律 |
| 4.2.1 织构随循环应力增大的演化规律 |
| 4.2.2 晶粒随着循环应力增大的转化规律 |
| 4.2.3 几何必需位错密度随循环应力增大的变化 |
| 4.2.4 小角度晶界以及施密特因子随应力的变化 |
| 4.3 裂纹扩展分析 |
| 4.4 疲劳断口分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 ASTM A572 Gr65 钢的疲劳极限评定 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 疲劳极限评定理论分析 |
| 5.3 疲劳寿命评定 |
| 5.3.1 根据棘轮效应确定材料的疲劳极限 |
| 5.3.2 根据能量耗散确定材料的疲劳极限 |
| 5.3.3 与传统S-N曲线法确定值进行对比分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（5）设置悬挂吊车平板网架结构的疲劳载荷谱及疲劳寿命研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究意义 |
| 1.2 国内外疲劳问题的研究进展 |
| 1.2.1 疲劳问题研究回顾与现状 |
| 1.2.2 疲劳寿命评估研究 |
| 1.2.3 疲劳载荷谱研究 |
| 1.2.4 疲劳可靠性研究 |
| 1.3 网架结构疲劳问题的研究进展 |
| 1.3.1 网架结构疲劳性能的研究进展 |
| 1.3.2 网架结构疲劳研究存在的问题 |
| 1.4 研究内容与技术路线 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 第2章 设置悬挂吊车网架结构的应力实测与有限元分析 |
| 2.1 网架结构的基本概况 |
| 2.2 网架结构受力分析 |
| 2.2.1 基本设计参数 |
| 2.2.2 有限元模型建立 |
| 2.2.3 计算结果分析 |
| 2.3 网架结构的应力实测方案 |
| 2.3.1 应力测点布置 |
| 2.3.2 数据采集系统 |
| 2.3.3 应变传感器安装 |
| 2.3.4 现场测试与数据采集 |
| 2.4 网架结构的应力实测数据分析 |
| 2.4.1 吊车空载运行工况 |
| 2.4.2 吊车负重运行工况 |
| 2.4.3 吊车组合作业工况 |
| 2.4.4 吊车起吊和卸载工况 |
| 2.4.5 吊车刹车制动工况 |
| 2.4.6 邻跨吊车作业工况 |
| 2.5 吊车荷载作用下网架结构的有限元分析 |
| 2.5.1 网架结构的悬挂吊车荷载效应 |
| 2.5.2 吊车荷载的计算与模拟 |
| 2.5.3 有限元分析及验证 |
| 2.5.4 吊重增大后网架结构的应力分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 设置悬挂吊车网架结构的疲劳载荷谱编制与理论分析 |
| 3.1 疲劳载荷数据的测取 |
| 3.2 载荷谱编制对象的确定 |
| 3.3 载荷数据处理与统计分析 |
| 3.3.1 载荷时间历程的压缩处理 |
| 3.3.2 载荷时间历程的平稳性检验 |
| 3.3.3 基于雨流计数法的统计计数 |
| 3.3.4 载荷幅均值的概率分布及检验 |
| 3.4 疲劳载荷谱的编制 |
| 3.4.1 极值荷载的确定 |
| 3.4.2 二维载荷谱编制 |
| 3.4.3 程序载荷谱编制 |
| 3.5 网架结构疲劳应力频值谱的理论分析 |
| 3.5.1 吊车载荷现场调查与统计分析 |
| 3.5.2 疲劳应力的数值计算与分析 |
| 3.5.3 网架结构的疲劳应力频值谱 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 螺栓球节点中M30 高强螺栓的疲劳性能试验研究 |
| 4.1 M30 高强螺栓的常幅疲劳性能试验 |
| 4.1.1 疲劳试件设计 |
| 4.1.2 高强螺栓的材料性能 |
| 4.1.3 试验设备及方法 |
| 4.1.4 试验结果与分析 |
| 4.1.5 疲劳失效机理分析 |
| 4.1.6 高周疲劳损伤模型 |
| 4.1.7 试验结果与规范值对比 |
| 4.2 M30 高强螺栓的变幅疲劳性能试验 |
| 4.2.1 疲劳试件 |
| 4.2.2 试验加载方案 |
| 4.2.3 变幅疲劳试验结果 |
| 4.2.4 变幅疲劳损伤 |
| 4.2.5 变幅疲劳S-N曲线 |
| 4.3 M30 高强螺栓欠拧的常幅疲劳性能试验 |
| 4.3.1 试验设计 |
| 4.3.2 试验加载方案 |
| 4.3.3 疲劳破坏形式 |
| 4.3.4 试验结果与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 螺栓球节点中高强度螺栓连接的疲劳寿命评估 |
| 5.1 高强螺栓的应力集中系数 |
| 5.1.1 V型切口的应力集中系数 |
| 5.1.2 高强螺栓应力集中的有限元分析 |
| 5.1.3 高强螺栓的应力集中系数 |
| 5.1.4 高强螺栓应力集中系数的参数分析 |
| 5.1.5 高强螺栓的疲劳缺口系数 |
| 5.2 S-N曲线法 |
| 5.2.1 光滑试件的S-N曲线估算 |
| 5.2.2 平均应力对疲劳寿命的影响 |
| 5.2.3 缺口效应对疲劳强度的影响 |
| 5.2.4 基于S-N曲线法的高强螺栓疲劳寿命评估 |
| 5.2.5 修正的S-N曲线法 |
| 5.3 局部应力应变法(LSA) |
| 5.3.1 概述 |
| 5.3.2 基于LSA的高强螺栓疲劳寿命评估 |
| 5.3.3 修正的局部应力应变法 |
| 5.4 损伤容限设计法(DTDM) |
| 5.4.1 应力强度因子和断裂韧性 |
| 5.4.2 疲劳裂纹扩展速率模型 |
| 5.4.3 高强螺栓裂纹扩展参数确定 |
| 5.4.4 基于DTDM的高强螺栓疲劳寿命评估 |
| 5.5 三种疲劳寿命评估方法对比 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 设置悬挂吊车网架结构的疲劳寿命及可靠性分析 |
| 6.1 基于累积损伤理论的网架结构疲劳寿命评估 |
| 6.1.1 焊接空心球节点连接的疲劳寿命评估 |
| 6.1.2 螺栓球节点高强螺栓连接的疲劳寿命评估 |
| 6.1.3 考虑吊车荷载增大后网架结构的疲劳寿命评估 |
| 6.2 基于累积损伤理论的网架结构疲劳可靠性分析 |
| 6.2.1 网架结构的疲劳极限状态方程 |
| 6.2.2 随机变量的概率分布特性 |
| 6.2.3 疲劳可靠度指标的计算方法 |
| 6.2.4 设置悬挂吊车的网架结构疲劳可靠度分析 |
| 6.2.5 考虑吊车运行频率增长的网架结构疲劳可靠度分析 |
| 6.2.6 考虑吊车荷载增大的网架结构疲劳可靠度分析 |
| 6.3 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（6）多层次马氏体组织对1500 MPa级热成形钢疲劳裂纹扩展行为的影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 汽车用高强钢的发展与应用 |
| 1.3 热成形钢的研究与发展 |
| 1.3.1 热成形钢的化学成分 |
| 1.3.2 热成形钢的生产工艺 |
| 1.3.3 热成形钢的组织 |
| 1.3.4 热成形钢在国内外的发展现状 |
| 1.4 热成形钢的疲劳裂纹扩展研究 |
| 1.5 研究目的与内容 |
| 1.5.1 研究目的 |
| 1.5.2 研究内容 |
| 第二章 试验材料与方法 |
| 2.1 技术路线 |
| 2.2 试验材料 |
| 2.3 热成形试验 |
| 2.3.1 常规热处理试验 |
| 2.3.2 直接热成形试验 |
| 2.4 力学性能测试 |
| 2.4.1 硬度试验 |
| 2.4.2 拉伸试验 |
| 2.4.3 原位拉伸试验 |
| 2.4.4 疲劳裂纹扩展试验 |
| 2.5 组织形貌表征 |
| 2.5.1 金相显微组织分析 |
| 2.5.2 扫描电镜观察分析 |
| 2.5.3 电子背散射衍射表征 |
| 2.5.4 透射电镜表征 |
| 2.5.5 疲劳断口镀镍试验 |
| 第三章 热成形用钢常规热处理试验研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 热成形用钢组织性能 |
| 3.3 热处理工艺参数设计 |
| 3.3.1 不同淬火条件下的显微组织 |
| 3.3.2 不同淬火条件下的力学性能 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 热成形钢的显微组织和拉伸性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 热成形实验过程 |
| 4.2.1 热成形试验工艺参数 |
| 4.2.2 热成形实验过程中温度变化 |
| 4.3 不同模具热成形钢的组织性能研究 |
| 4.3.1 平型件的组织和性能 |
| 4.3.2 U型件的组织和性能 |
| 4.4 热成形钢U型件的回弹分析 |
| 4.5 热成形钢拉伸过程的原位研究 |
| 4.5.1 原位拉伸过程的观察 |
| 4.5.2 拉伸断口的组织形貌 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 热成形钢的多层次马氏体组织研究 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 多层次马氏体组织的表征 |
| 5.2.1 原奥氏体晶粒与板条束结构 |
| 5.2.2 板条块结构 |
| 5.2.3 板条结构 |
| 5.3 多层次马氏体组织对拉伸性能的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 热成形钢的疲劳裂纹扩展行为研究 |
| 6.1 前言 |
| 6.2 疲劳裂纹扩展曲线 |
| 6.2.1 a-N曲线 |
| 6.2.2 疲劳裂纹扩展速率曲线 |
| 6.3 反向塑性区尺寸 |
| 6.4 疲劳断口形貌 |
| 6.4.1 裂纹扩展初期区形貌 |
| 6.4.2 稳定扩展区形貌 |
| 6.4.3 快速扩展区形貌 |
| 6.5 疲劳裂纹扩展路径分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
（7）自动机旋转闭锁机构的耐久性提升研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究发展现状 |
| 1.2.2 国内研究发展现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第二章 自动机旋转闭锁机构故障模式、影响及危害性分析 |
| 2.1 火炮故障分析方法 |
| 2.2 故障模式影响及危害性分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 基于正交试验法的旋转闭锁结构耐久性分析 |
| 3.1 基于正交试验的仿真方案设计 |
| 3.1.1 正交试验原理 |
| 3.1.2 仿真方案设计 |
| 3.2 发射时闩体的冲击载荷计算 |
| 3.2.1 材料模型 |
| 3.2.2 考虑药筒影响的闩体受载计算 |
| 3.3 疲劳裂纹萌生阶段的寿命分析方法 |
| 3.3.1 局部应力应变法 |
| 3.3.2 旋转闭锁机构疲劳裂纹萌生预测-修正公式的确定 |
| 3.4 不同圆角形式的闭锁机构耐久性分析 |
| 3.4.1 不同圆角形式的方案设计 |
| 3.4.2 不同圆角形式的动态强度及疲劳裂纹萌生仿真分析 |
| 3.5 优选结构的耐久性分析 |
| 3.5.1 正交试验设计 |
| 3.5.2 正交试验结果与分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 旋转闭锁机构的疲劳耐久性试验 |
| 4.1 旋转闭锁机构裂纹扩展 |
| 4.2 旋转闭锁机构的模拟试验验证 |
| 4.2.1 旋转闭锁机构模拟件的简化 |
| 4.2.2 耐久性试验的预试验 |
| 4.2.3 优化参数的模拟件耐久性试验 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 基于BP神经网络的旋转闭锁机构深入优化 |
| 5.1 BP神经网络原理 |
| 5.2 BP神经网络的建立 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的学术成果 |
| 致谢 |
（8）微纳尺度金薄膜疲劳行为及微观机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 金属薄膜材料简介 |
| 1.2.1 金属薄膜材料的分类 |
| 1.2.2 金属薄膜材料的应用 |
| 1.3 金属薄膜材料的力学性能 |
| 1.4 金属薄膜材料的主要变形机制 |
| 1.4.1 位错机制 |
| 1.4.2 晶界或表面相关机制 |
| 1.5 金属材料的疲劳 |
| 1.5.1 块体材料的疲劳损伤行为 |
| 1.5.2 块体材料的疲劳损伤机制 |
| 1.5.3 无约束微尺度材料的疲劳行为与机制 |
| 1.5.4 金属薄膜材料的疲劳行为与机制 |
| 1.6 特殊服役环境下金属线的疲劳 |
| 1.6.1 金属互连线的服役环境 |
| 1.6.2 金属互连线的热疲劳测试方法 |
| 1.6.3 金属互连线的热疲劳行为与机制 |
| 1.7 本论文的意义和主要内容 |
| 第2章 柔性基体上金薄膜的疲劳损伤行为与尺寸效应 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 受柔性基体约束Au薄膜的制备与表征 |
| 2.2.1 薄膜制备 |
| 2.2.2 初始的微观结构表征 |
| 2.3 弯曲疲劳实验方法及原理 |
| 2.4 疲劳试验结果 |
| 2.4.1 疲劳寿命曲线 |
| 2.4.2 疲劳后的晶粒微观结构 |
| 2.4.3 损伤行为与损伤转变图 |
| 2.4.4 疲劳后的挤出高度与沿晶裂纹密度统计 |
| 2.5 讨论与分析 |
| 2.5.1 位错滑移的不可逆性 |
| 2.5.2 沿晶裂纹的形成机制 |
| 2.5.3 疲劳损伤行为转变的尺寸效应与机制 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 金薄膜的疲劳损伤微观机制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验方法及原理 |
| 3.3 疲劳挤出的观察与测量 |
| 3.4 归一化挤出高度 |
| 3.5 空位辅助形成挤出机制 |
| 3.5.1 空位在块体材料疲劳中的作用 |
| 3.5.2 薄膜中空位浓度的计算 |
| 3.5.3 薄膜中空位浓度的测量 |
| 3.5.4 薄膜的疲劳微观机制 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 结合层对金薄膜拉伸与疲劳性能的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 柔性基体上Au/Ti薄膜的制备和表征 |
| 4.3 实验方法及原理 |
| 4.4 拉伸实验结果 |
| 4.5 不同厚度Au/Ti薄膜的疲劳性能与损伤行为 |
| 4.5.1 Au/Ti薄膜的疲劳寿命 |
| 4.5.2 Au/Ti薄膜的表面疲劳损伤行为 |
| 4.5.3 弯曲疲劳后的界面与晶界行为 |
| 4.6 Ti结合层对微米厚度薄膜疲劳性能的影响 |
| 4.6.1 Au与Au/Ti薄膜损伤行为的对比 |
| 4.6.2 Au/Ti界面提升薄膜疲劳性能的微观机制 |
| 4.7 Ti结合层对亚微米/纳米厚度薄膜疲劳性能的影响 |
| 4.8 本章小结 |
| 第5章 金薄膜超高周疲劳中的原子扩散效应 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 样品制备与实验方法 |
| 5.3 超高周疲劳后薄膜的损伤行为 |
| 5.3.1 Au薄膜的损伤形貌观察 |
| 5.3.2 Au/Ti薄膜的损伤形貌观察 |
| 5.3.3 丘起与孔洞损伤的定量表征 |
| 5.4 丘起的形成机制 |
| 5.4.1 丘起形成的不同理论模型 |
| 5.4.2 丘起形成的微观机制 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 金互连线的热疲劳损伤行为与尺寸效应 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 金互连线的制备与初始结构表征 |
| 6.3 实验方法和原理 |
| 6.4 互连线的温度计算 |
| 6.5 热疲劳寿命与损伤行为 |
| 6.5.1 热疲劳寿命 |
| 6.5.2 热疲劳损伤行为 |
| 6.6 热疲劳中的尺寸效应与机制 |
| 6.6.1 热疲劳损伤的尺度效应 |
| 6.6.2 热疲劳损伤机制 |
| 6.6.3 热疲劳寿命的尺寸效应 |
| 6.7 本章小结 |
| 第7章 全文总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
| 作者简介 |
（9）基于涡流无损检测数据的金属构件疲劳裂纹扩展预测方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究工作的背景与意义 |
| 1.2 疲劳裂纹无损检测方法与现状 |
| 1.2.1 自然疲劳裂纹的研究现状 |
| 1.2.2 脉冲涡流热成像检测和脉冲涡流无损检测 |
| 1.2.2.1 脉冲涡流热成像检测 |
| 1.2.2.2 脉冲涡流无损检测技术 |
| 1.3 疲劳裂纹扩展行为预测国内外现状 |
| 1.3.1 疲劳裂纹扩展行为的国内外研究现状 |
| 1.3.2 比例边界有限元法研究现状 |
| 1.4 目前研究中存在的主要问题 |
| 1.5 论文主要章节安排和创新点 |
| 1.5.1 论文主要章节安排 |
| 1.5.2 论文主要创新点 |
| 第二章 制备含疲劳裂纹的金属试件 |
| 2.1 金属构件疲劳裂纹的制备原理 |
| 2.2 基于ABAQUS的金属构件疲劳裂纹萌生及扩展仿真 |
| 2.2.1 ABAQUS |
| 2.2.2 疲劳裂纹萌生及扩展仿真模型 |
| 2.2.3 疲劳裂纹萌生及扩展仿真结果 |
| 2.3 金属构件疲劳裂纹制备实验平台 |
| 2.4 三点弯曲试验中疲劳裂纹扩展情况 |
| 2.4.1 疲劳裂纹扩展情况观测 |
| 2.4.2 疲劳裂纹扩展情况测量 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于脉冲涡流热成像方法的自然疲劳裂纹快速定位方法研究 |
| 3.1 脉冲涡流热成像检测理论基础 |
| 3.2 脉冲涡流热成像实验平台 |
| 3.2.1 脉冲激励信号发生系统 |
| 3.2.2 脉冲涡流热成像信号采集系统 |
| 3.3 脉冲涡流热成像处理算法研究 |
| 3.4 疲劳裂纹的脉冲涡流热成像及结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于脉冲涡流检测技术的自然疲劳裂纹深度定量检测方法研究 |
| 4.1 脉冲涡流技术检测理论基础 |
| 4.1.1 脉冲涡流技术检测原理 |
| 4.1.2 脉冲涡流无损检测中的趋肤效应 |
| 4.2 含裂纹的金属构件脉冲涡流检测方法有限元建模 |
| 4.2.1 COMSOL Multiphysics |
| 4.2.2 仿真建模 |
| 4.2.3 仿真结果分析 |
| 4.3 脉冲涡流无损检测实验平台 |
| 4.3.1 激励信号源 |
| 4.3.2 激励线圈和检测探头 |
| 4.3.2.1 激励线圈参数 |
| 4.3.2.2 检测磁传感器参数 |
| 4.3.3 放大滤波电路 |
| 4.3.4 信号采集处理终端 |
| 4.3.4.1 数据采集模块 |
| 4.3.4.2 数据处理模块 |
| 4.3.5 位移标定器 |
| 4.4 脉冲涡流无损检测实验 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 脉冲涡流热成像与脉冲涡流检测复合的疲劳裂纹的定量检测方法研究 |
| 5.1 脉冲涡流热成像与脉冲涡流检测复合检测方法研究 |
| 5.1.1 复合策略 |
| 5.1.2 复合方法 |
| 5.2 基于BP神经网络的疲劳裂纹定量识别算法研究 |
| 5.2.1 BP神经网络 |
| 5.2.2 基于BP神经网络的疲劳裂纹定量检测方法 |
| 5.3 基于遗传算法的神经网络优化疲劳裂纹定量识别精度 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 基于疲劳裂纹检测结果的疲劳裂纹扩展预测 |
| 6.1 疲劳裂纹扩展仿真原理 |
| 6.1.1 比例边界有限元的坐标系 |
| 6.1.2 考虑循环载荷和试样特性的自然裂纹扩展 |
| 6.2 疲劳裂纹扩展仿真 |
| 6.2.1 含自然疲劳裂纹的二维连续介质控制方程 |
| 6.2.2 自然疲劳裂纹扩展的数值实现 |
| 6.2.3 自然疲劳裂纹扩展数值实现的算例验证 |
| 6.2.4 疲劳裂纹扩展行为预测 |
| 6.3 案例分析和验证 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 全文总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（10）镍基高温合金服役温度范围高温区裂纹急速扩展的现象和本质研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 引言 |
| 1 文献综述 |
| 1.1 高温合金疲劳裂纹扩展 |
| 1.1.1 疲劳裂纹扩展的一般规律 |
| 1.1.2 疲劳裂纹扩展的影响因素 |
| 1.2 高温对疲劳裂纹扩展的影响规律 |
| 1.3 高温影响裂纹扩展机制和表征 |
| 1.3.1 高温疲劳性能下降 |
| 1.3.2 高温疲劳中的氧相关损伤 |
| 1.3.3 高温裂纹扩展机制的表征 |
| 1.4 高温服役累积损伤的影响和机制 |
| 1.4.1 高温服役的组织损伤 |
| 1.4.2 高温服役的性能退化 |
| 1.4.3 服役后累积损伤评估 |
| 1.5 课题研究内容与思路 |
| 2 研究材料及方法 |
| 2.1 研究材料 |
| 2.2 研究方法 |
| 2.2.1 疲劳裂纹扩展试验 |
| 2.2.2 疲劳裂纹中断实验 |
| 2.2.3 光滑持久和冲击试验 |
| 2.2.4 长期时效试验 |
| 2.2.5 合金组织观察及断口分析 |
| 3 疲劳裂纹急速扩展的拐点温度 |
| 3.1 粉末高温合金裂纹扩展 |
| 3.2 变形高温合金裂纹扩展 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 高温段疲劳裂纹急速扩展的原因 |
| 4.1 疲劳断裂断口特征的变化 |
| 4.1.1 疲劳断裂模式的变化 |
| 4.1.2 强化相和力学强度的变化 |
| 4.2 裂纹扩展方式的变化 |
| 4.2.1 宏观裂纹扩展方式 |
| 4.2.2 微观裂纹扩展路径 |
| 4.3 裂纹尖端损伤区特征 |
| 4.4 高温氧化损伤 |
| 4.4.1 高温氧化损伤具体机制 |
| 4.4.2 高温氧化损伤主导机制的演变 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 促进高温段裂纹急速扩展的影响因素 |
| 5.1 保载时间和疲劳载荷的贡献 |
| 5.1.1 保载时间的影响 |
| 5.1.2 疲劳载荷的影响 |
| 5.2 晶界组织特征的影响 |
| 5.2.1 晶界大γ'相 |
| 5.2.2 晶界处夹杂物 |
| 5.2.3 晶粒取向 |
| 5.2.4 晶界M_(23)C_6碳化物 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 晶界损伤对裂纹扩展的贡献 |
| 6.1 疲劳裂纹扩展的晶界氧化损伤 |
| 6.1.1 疲劳裂纹扩展的疲劳力学损伤分量 |
| 6.1.2 疲劳裂纹扩展的氧化损伤分量 |
| 6.1.3 疲劳裂纹扩展的等损伤载荷 |
| 6.2 疲劳-保载裂纹扩展的晶界损伤 |
| 6.2.1 疲劳-保载裂纹扩展的各机制分量 |
| 6.2.2 疲劳-保载裂纹扩展的晶界损伤分量 |
| 6.2.3 疲劳-保载裂纹扩展的等损伤载荷 |
| 6.3 本章小结 |
| 7 晶界累积损伤对寿命折损的影响及评估 |
| 7.1 长时热暴露晶界累积损伤 |
| 7.1.1 高温时效后室温疲劳裂纹扩展行为 |
| 7.1.2 晶界累积损伤 |
| 7.2 长时服役晶界累积损伤 |
| 7.2.1 微观组织和力学性能变化 |
| 7.2.2 晶界累积损伤 |
| 7.3 寿命折损评估 |
| 7.3.1 寿命折损系数及评估 |
| 7.3.2 服役叶片寿命折损评价评估方法 |
| 7.4 本章小结 |
| 8 晶界氧化损伤的理论分析 |
| 8.1 第一性原理的晶界模型及拉伸测试计算方法 |
| 8.1.1 模型构建及计算设置 |
| 8.1.2 理想拉伸测试计算方法 |
| 8.2 理想拉伸测试计算 |
| 8.3 Ni-O键的键性分析 |
| 8.4 晶界吸附氧对晶界脆化能的影响 |
| 8.5 本章小结 |
| 9 结论 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
四、材料疲劳裂纹扩展和断裂定量规律的研究（论文参考文献）
- [1]再制造毛坯感应淬火强化层损伤演化规律研究[D]. 康思凡. 西安理工大学, 2021
- [2]热作模具钢5CrNiMoV（Nb）热变形行为及组织性能研究[D]. 胡志强. 北京科技大学, 2021(08)
- [3]Mg-Zn-Ca系合金热加工变形能力及断裂韧性研究[D]. 康强. 北京科技大学, 2021(08)
- [4]基于能量耗散、应变累积及微观演化ASTM A572 Gr65钢疲劳性能的研究[D]. 刘永权. 太原理工大学, 2021(01)
- [5]设置悬挂吊车平板网架结构的疲劳载荷谱及疲劳寿命研究[D]. 邱斌. 太原理工大学, 2021(01)
- [6]多层次马氏体组织对1500 MPa级热成形钢疲劳裂纹扩展行为的影响研究[D]. 袁昌望. 江西理工大学, 2021
- [7]自动机旋转闭锁机构的耐久性提升研究[D]. 杨明光. 中北大学, 2021(09)
- [8]微纳尺度金薄膜疲劳行为及微观机理研究[D]. 陈红蕾. 中国科学技术大学, 2021
- [9]基于涡流无损检测数据的金属构件疲劳裂纹扩展预测方法研究[D]. 李翰超. 电子科技大学, 2021(01)
- [10]镍基高温合金服役温度范围高温区裂纹急速扩展的现象和本质研究[D]. 徐超. 北京科技大学, 2020(01)