镍基单晶合金非对称循环载荷低周疲劳实验研究与寿命预测_陈吉平
基于低周热疲劳试验条件的活塞寿命预测研究
万方数据１２２胡定云等：基于低周热疲劳试验条件的活塞寿命预测研究第２期表１活塞材料热属性图２活塞的网格２．２，２边界条件活塞的低周热疲劳试验，是通过激光把活塞加热到特定的温度分布，激光卸载时配合通水、通气强制冷却方式加速活塞的热疲劳。
三个环形区域为激光加载区域，如图３所示。
预热时Ⅸ域１—３的热流密度分别为２０３．１啪，ｍ２、２．５２Ｗ／ｍ２，６８７，９ｗ＾ｎ２，以后每次加热的热流密度为预热时的１．５倍，试验中活塞区域３的加热预设温度为３００。
Ｃ，冷却预设温度为１７０＂Ｃ，加热时间为２１０ｓ，强制冷却时间为ｌＯｓ。
活塞有限无数值仿真寿命预测与活塞激光热负荷的热边界条件一致，为了量化其边界条件，采用有限元迭代反求方法闭，求出各边界的具体热物性参数，如表２所示。
图３激光加载位鼍示意图表２活塞热边界条件３模拟结果和讨论活塞顶面激光加载区域３内某特征点的温度变化，如图４所示。
冷却过程中，该点温度在通水通气条件下迅速冷却，下降速率是先快后慢（下凹分布）；加热过程中，其温度上升，上升速率是先快后慢（上凸分布），这与试验结果（如图７）及文献１＂３１的观点一致。
活塞内腔某特征点的Ｖｏｎ－ｍｉｓｅ应力变化，如图５所示。
其应力在冷却过程中急剧变化，应力先增大后减小，极值约为２４０ＭＰａ；在加热过程中应力先减小至冷却前的状态并保持至加热结束，最终应力约为２０ＭＰａ。
将有限元计算结果导入到ＦＥ—Ｆａｔｉｇｕｅ软件中使用其Ｅ—Ｎ法计算出活塞寿命分布，寿命分布，如图６所示。
活塞破坏位置在冷却油道与活塞内腔过渡圆角处，循环寿命为１８．２次。
￡３００．芒§２５０．盘２００．１５０．５０．１００．１５０．２００．Ｔｉｍｅ（ｓ）图４特征点温度变化曲线Ｔｉｍｅ（ｓ）图５特征点Ｖｏｎ—ｒａｉｓｅ应力变化曲线图６活器疲劳寿命分布４试验验证采用和数值模拟相同的热边界条件在激光热负荷试验台上做活塞低周热疲劳试验，监测点温度变化，如图７所示。
基于低周疲劳理论T型叶根转子轮槽寿命预测
基于低周疲劳理论T型叶根转子轮槽寿命预测楼上游;骆天舒;应博芬;徐旭岭【摘要】由于某些低压级组T型叶根轮槽圆角轮槽应力集中处应力超过屈服极限进入塑性区域,作用于其上的低周交变的离心力载荷会引起低周疲劳破坏,因此为了兼顾这类轮槽制造成本和整个转子安全寿命,需要预测T型叶根轮槽圆角的寿命.首先基于弹塑性理论,用非线性有限元方法定量计算了某级动叶叶根轮槽的加载—卸载—加载过程.从上述计算结果中得到应力集中处的八面体剪应变幅值和平均应力.然后将此数据代入改进后的Manson-Coffin关系式,用Newton迭代法求解该方程得到低周疲劳载荷循环次数.根据这个结果我们可以判断T型轮槽这类结构是否能在新设计机组中使用.【期刊名称】《热力透平》【年(卷),期】2015(044)002【总页数】4页(P94-97)【关键词】低周疲劳;塑性;叶根槽;屈服极限;有限元【作者】楼上游;骆天舒;应博芬;徐旭岭【作者单位】杭州汽轮机股份有限公司,杭州310022;杭州汽轮机股份有限公司,杭州310022;杭州汽轮机股份有限公司,杭州310022;杭州汽轮机股份有限公司,杭州310022【正文语种】中文【中图分类】TK263.6随着工业汽轮机功率增大，汽轮机动叶叶根受到的离心力也越来越大，动叶叶根及转子轮槽应力集中处的局部应力往往超过屈服极限进入塑性区［1］58。
这些区域的局部应力虽然没有超过破坏极限，但是基于断裂力学的低周疲劳理论［2］146：在交变载荷作用下容易在塑性区首先形成宏观裂纹，宏观裂纹在塑性区域内扩展至弹性交界处，并在弹性区中扩展，直至达到临界状态而最终突然断裂。
这类问题显然属于低周疲劳问题。
由于轮槽的破坏将导致整个转子报废，而且轮槽的应力超过屈服极限更多，所以在本研究中我们只关注轮槽的寿命。
国内研究者首先在航空发动机领域内研究了这类问题［3－4］，认为燃气轮机由于启动停机形成了作用在涡轮轮盘上的周期性变化的离心力载荷。
一种预测高低周复合疲劳寿命的新方法
Journal of Mechanical Strength2023,45(5):1229-1232DOI :10.16579/j.issn.1001.9669.2023.05.029∗20220105收到初稿,20220405收到修改稿㊂国家自然科学基金项目(51305348),陕西能源职业技术学院低碳清洁能源与智能制造科研创新团队(2021KYTD06)资助㊂∗∗石红梅,女,1992年生,陕西宝鸡人,汉族,陕西能源职业技术学院讲师,硕士,主要研究方向为高温设备材料的蠕变疲劳损伤㊂∗∗∗崔㊀璐,女,1979年生,陕西西安人,汉族,西安石油大学副教授,博士,主要研究方向为特殊环境下机械设备环境疲劳理论与工程应用㊂一种预测高低周复合疲劳寿命的新方法∗NEW METHOD TO PREDICT THE LIFE OF HIGH AND LOW CYCLECOMPOSITE FATIGUE LIFE石红梅∗∗1㊀崔㊀璐∗∗∗2㊀侯㊀伟3㊀王㊀澎4(1.陕西能源职业技术学院智能制造与信息工程学院,咸阳712000)(2.西安石油大学机械工程学院,西安710065)(3.咸阳市特种设备检验所,咸阳712000)(4.蜂巢动力系统(江苏)有限公司,镇江212214)SHI HongMei 1㊀CUI Lu 2㊀HOU Wei 3㊀WANG Peng 4(1.School of Intelligent Manufacturing and Information Engineering ,Shaanxi Energy Institute ,Xianyang 712000,China )(2.School of Mechanical Engineering ,Xiᶄan Shiyou University ,Xiᶄan 710065,China )(3.Xianyang Special Equipment Laboratory ,Xianyang 712000,China )(4.HYCET Engine System (Jiangsu )Co.,Ltd.,Zhenjiang 212214,China )摘要㊀发动机㊁内燃机㊁汽轮机转子等高温设备在工作中常受到高低周复合疲劳载荷的作用㊂在现有寿命模型基础上,提出了一种通过应变比-寿命比曲线预测高低周复合疲劳寿命的新方法㊂对三类不同材料的实验数据进行分析,表明了此方法具有一定的通用性㊂对寿命估算值与实验结果进行对比分析,估算值均在误差允许范围内,可以较好地预测高温设备材料的高低周复合疲劳寿命㊂关键词㊀高温设备材料㊀高低周复合疲劳载荷㊀寿命预测新方法中图分类号㊀TB301㊀㊀Abstract ㊀Engine,internal combustion engine,steam turbine rotors and other high-temperature components were oftensubjected to high and low cycle composite fatigue loads during operation.A new method by the curves of strain ratio (εHCF /εLCF )-life ratio (N LCF /HCF /N LCF )to predict the life of high and low cycle composite fatigue was advanced.The analysis of experimental data of three different materials showed that this method had certain versatility.The estimated values of life were within the error tolerance range by comparing the life estimation value with the experimental results,indicating that this methodcan better predict the life of high and low cycle composite fatigue for high temperature equipment materials.Key words㊀High temperature equipment materials ;High and low cycle composite fatigue loads ;New method topredict the lifeCorresponding author :SHI HongMei ,E-mail :919749277@The project supported by the National Natural Science Foundation of China (No.51305348),and the Research andinnovation team of low -carbon clean energy and intelligent manufacturing in Shanxi Energy Institute(No.2021KYTD06).Manuscript received 20220105,in revised form 20220405.0㊀引言㊀㊀许多高温设备在运行时都承受着复杂循环载荷的作用,如高周疲劳(High Cyde Fatigue,HCF)与低周疲劳(Low Cycle Fatigue,LCF)或高周疲劳与热机疲劳(Thermo-MechanicalFatigue,TMF )的复合作用[1]194-202[2]58-66[3]468-470[4]483-484[5]792-801[6]319-321㊂然而,传统的疲劳设计中并没有考虑到二者的交互作用,只是㊀1230㊀机㊀㊀械㊀㊀强㊀㊀度2023年㊀单独研究了两种疲劳失效形式㊂随着高温设备运行工况越来越复杂,进一步研究表明很多高温设备的疲劳寿命和高周疲劳载荷的附加有很大关系;随着高周疲劳载荷应变幅的增大,材料的疲劳寿命飞速降低[7-8]㊂因此,研究高温设备材料在高低周复合疲劳载荷下的寿命模型,成为了该领域的研究重点㊂对于高低周复合疲劳寿命模型的研究,较成熟的是裂纹扩展模型和累积损伤模型[9]629-632㊂基于裂纹扩展的机制模型认为叠加的高周疲劳载荷会增加裂纹扩展速率,减少构件的疲劳寿命,经实验验证可以较好地预测材料的疲劳寿命㊂赵振华等[9]629-632提出了线性和非线性疲劳损伤累积模型,其中非线性损伤累积模型研究了高低周复合循环比和应力(应变)幅比的关系,故而估算精度较好㊂这两种模型虽然得到了广泛的应用,但都只是将高低周疲劳载荷对材料寿命的影响进行了纯粹地叠加,而没有考虑二者的交互作用㊂因此,本文分析了高低周疲劳载荷对几种高温设备材料寿命的影响,提出一种预测高低周复合疲劳寿命的新方法㊂1㊀分析方法1.1㊀基础模型㊀㊀SCHWEIZER C等[1]194-202为了描述高低周复合载荷下疲劳裂纹的扩展行为,提出了以裂纹增长速率(d a/d N)和循环裂纹尖端位移(ΔCTOD)的相关性而展开的机制制型:d ad N block=d ad N total+ðblock d a d N HCF式中,d a/d N|block为高低周复合载荷下的裂纹增长速率;d a/d N|total为低周载荷下的裂纹增长速率;ðblock (d a/d N|HCF)为高周载荷下的裂纹增长速率㊂文中以汽轮机转子10%Cr钢为实验材料,分别进行了低周载荷和高低周复合载荷下的疲劳实验,得到了裂纹长度和循环周期的曲线,如图1所示㊂如此,已知裂纹长度,就可预测试件在该载荷下的循环周期(寿命)㊂而且此模型的预测结果和实验结果吻合度较好,可以很好地描述高低周复合载荷下疲劳裂纹的扩展行为㊂1.2㊀演化方法㊀㊀由图1可知,载荷加载初期,裂纹扩展很慢;当循环周期达到1500后,裂纹扩展速率加快,表现为裂纹长度迅速增大,而且高低周复合载荷下裂纹的扩展速率远大于纯低周疲劳载荷;裂纹长度增大到一定值时不再变化,循环周期趋于固定值,说明此时试件已经断图1㊀10%Cr钢在不同载荷下裂纹长度与循环周期的关系Fig.1㊀Relationship between crack length and life cycle of10%Cr steel under different loads裂,相对应的循环周期可以表示为试件的实验寿命㊂㊀㊀因为高周疲劳载荷的附加会大大降低材料的复合疲劳寿命,所以可推算得材料的高低周复合疲劳寿命与纯低周疲劳寿命之比(N LCF/HCF/N LCF)小于1,且大于0㊂受上述基础模型的启发,以10%Cr钢实验数据为例,做出高周应变-寿命比(εHCF-N LCF/HCF/N LCF)和高低周应变比-寿命比(εHCF/εLCF-N LCF/HCF/N LCF)两种曲线[10],如图2所示㊂图2㊀10%Cr钢的应变-寿命比和应变比-寿命比曲线Fig.2㊀Fitting curve that the strain-life ratio and the ratioby strain-life of10%Cr steel经曲线拟合,发现应变比-寿命比曲线的变化趋势更明显,拟合度较高㊂因此,提出可通过应变比-寿命比曲线来预测高温设备材料的复合疲劳寿命㊂此方法计算简单,其是否具有较高的准确度和通用性,需要大量的数据验证㊂㊀第45卷第5期石红梅等:一种预测高低周复合疲劳寿命的新方法1231㊀㊀2㊀方法验证2.1㊀实验数据分析㊀㊀铸造铝合金一般用于汽车发动机的汽缸盖㊁机体和活塞等部件,而这些部件往往遭受着复杂的热疲劳与机械疲劳载荷[3]468-470[4]483-484[5]792-801㊂钴基合金材料一般用于航空发动机或燃气涡轮机的燃烧室,而燃烧室在工作时既承受着由温度变化引起的热机疲劳载荷,也承受着由机械振动引起的高周疲劳载荷[6]319-321㊂球墨铸铁材料常用于内燃机的高温设备,尤其是汽缸盖部件[2]58-66㊂这些高温设备工作时不但遭受着由频繁启停机引起的低周疲劳载荷,而且承受着由点火压力和机械惯性振动引起的高周疲劳载荷㊂本文摘取以上三类材料在复合疲劳载荷下的实验数据,并对这三类不同材料在不同实验条件下的实验数据进行了分析,得到了其应变比-寿命比曲线,如图3所示㊂图3㊀不同材料的应变比-寿命比曲线Fig.3㊀Fitting curve that the ratio by strain-lifeof different materials由图3可知,所有数据的变化趋势一致,都是幂函数关系,且与10%Cr钢材料的应变比-寿命比曲线变化趋势一致㊂2.2㊀论证分析㊀㊀由以上不同材料的数据分析,可以得到如下结论: 1)虽然以上几种材料在组成成分上差别较大,但其大多都用在燃气涡轮机和航空发动机的燃烧室或燃烧器及汽车发动机的汽缸盖㊁机体和活塞等部件上,而这些高温部件在工作时不仅承受着由温度变化引起的热机疲劳载荷或者低周疲劳载荷,还承受着由机械振动及燃烧压力引起的高周疲劳载荷㊂这与10%Cr钢材料工作时的受力情况基本相同,故这几种材料具有可比性和代表性㊂2)同种材料,实验工况(温度㊁频率等)不同,其应变比-寿命比曲线计算值几乎在同一条曲线上,曲线变化趋势一致;不同材料,实验条件各不相同,但其应变比(εHCF/εLCF)-寿命比(N LCF/HCF/N LCF)曲线的变化趋势也相同㊂所有曲线都和10%Cr钢材料的曲线变化趋势一致,材料的应变比-寿命比呈幂函数变化关系㊂3)从数据分析的角度看,应变比-寿命比曲线反映的其实还是应变幅与疲劳寿命之间的关系,只不过将此关系用应变比-寿命比的数学关系反映出来了,更适合表达高周复合疲劳载荷下高低周应变福与疲劳寿命之间的关系㊂在疲劳实验中,当实验温度确定,在同样的应变幅下,同材料的疲劳寿命基本稳定在一定范围数值下,而应变比-寿命比曲线反应的含义与此实验现象是一致的,即应变幅值是决定疲劳寿命的最主要因素㊂因此,通过应变比(εHCF/εLCF)-寿命比(N LCF/HCF/ N LCF)曲线预测高温设备材料的高低周复合疲劳寿命时,具有一定的适用性㊂3㊀寿命估算㊀㊀10%Cr钢的应变比-寿命比计算值和对应的拟合曲线如图2(b)所示㊂图中黑色实心方块是根据实验数据计算的结果,平滑曲线是根据计算值在Origin中非线性拟合得到的曲线㊂在双对数坐标下,应变比与寿命比之间呈幂函数关系,拟合相似度为0.9777㊂得到这条拟合曲线后,已知实验条件(高低周载荷应变幅)和材料在纯低周载荷下的疲劳寿命,就可估算出材料在高低周复合载荷下的疲劳寿命㊂图4所示为通过拟合曲线估算的高低周复合疲劳寿命和实验结果的误差分析㊂由图4可知,此方法的计算精度在两倍误差范围内,且误差分布均匀㊂因此,该方法可以较好地估算高低周复合载荷下高温设备材料的疲劳寿命㊂图4㊀疲劳寿命估算值与实验值的比较Fig.4㊀Comparison of estimated and experimental values of fatigue life 4㊀结论与展望㊀㊀发动机㊁内燃机㊁汽轮机转子等高温部件在工作中常受到高低周复合疲劳载荷的作用,本文在现有寿命模型基础上,提出了一种预测高低周复合疲劳寿命的新方法㊂此方法通过应变比和寿命比反映了高低周疲劳载荷的交互作用,两者在双对数坐标下呈幂函数关系,三类不同材料的应变比-寿命比曲线表明此关系成立㊂文中还通过此关系估算了10%Cr钢的复合疲劳㊀1232㊀机㊀㊀械㊀㊀强㊀㊀度2023年㊀寿命,并与实验结果进行了对比,均在误差允许范围内,进而表明此方法可以估算高温设备材料的复合疲劳寿命㊂高低周复合疲劳参数复杂,影响因素众多,其中,温度和应变幅是最主要的影响因素㊂本文中得到的应变比-寿命比曲线是暂时忽略了温度的影响而得到的,通过实验数据的分析,不同温度下应变比-寿命比曲线的趋势基本是一致的㊂由此说明,此关系具有一定适用性,可以利用此关系估算高低周复合疲劳寿命㊂但为了更精确地预测疲劳寿命,可在后期通过实验及资料收集,得到更多实验数据,进行温度修正,使此关系能更精准地预测高温设备材料的复合疲劳寿命㊂参考文献(References)[1]㊀SCHWEIZER C,SEIFERT T,NIEWEG B,et al.Mechanisms andmodelling of fatigue crack growth under combined low and high cyclefatigue loading[J].International Journal of Fatigue,2011(33):194-202.[2]㊀METZGER M,NIEWEG B,SCHWEIZER C,et al.Lifetimeprediction of cast iron materials under combined thermomechanicalfatigue and high cycle fatigue loading using a mechanism-basedmodel[J].International Journal of Fatigue,2013(53):58-66. [3]㊀BECK T,LOEHE D,LUFT J,et al.Damage mechanisms of cast Al-Si-Mg alloys under superimposed thermal-mechanical fatigue andhigh-cycle fatigue loading[J].Materials Science and Engineering:A,2007,468/469/470:184-192.[4]㊀BECK T,HENNE I,LOEHE D.Lifetime of cast AlSi6Cu4undersuperimposed thermal mechanical fatigue and high-cycle fatigueloading[J].Materials Science and Engineering:A,2008,483/484:382-386.[5]㊀ZHENG X,ENGLER-PINTO C C,SU X,et al.Modeling of fatiguedamage under superimposed high-cycle and low-cycle fatigue loadingfor a cast aluminum alloy[J].Materials Science&Engineering A,2013(560):792-801.[6]㊀MOALLA M,LANG K-H,LOEHE D.Effect of superimposed highcycle fatigue loadings on the out-of-phase thermal-mechanical fatiguebehaviour of CoCr22Ni22W14[J].Materials Science andEngineering:A,2001:319/320/321:647-651.[7]㊀崔㊀璐,康文泉,吴㊀鹏,等.高低周复合疲劳工况下汽轮机转子钢寿命模型[J].科学技术与工程,2021,21(9):3612-3617.CUI Lu,KANG WenQuan,WU Peng,et al.Life model of steamturbine rotor steel under combined high and low cycle fatigueconditions[J].Science Technology and Engineering,2021,21(9):3612-3617(In Chinese).[8]㊀崔㊀璐,石红梅,李㊀臻,等.先进汽轮机转子材料蠕变疲劳损伤研究新进展[J].机械强度,2018,40(2):449-454.CUI Lu,SHI HongMei,LI Zhen,et al.Research on hightemperature and low cycle fatigue performance of ultra-supercriticalsteam turbine high and intermediate pressure rotor steel[A].Journalof Mechanical Strength,2013(7):51-52(In Chinese). [9]㊀赵振华,陈㊀伟,吴铁鹰.高低周复合载荷下的钛合金疲劳寿命估算[J].机械强度,2011,33(4):629-632.ZHAO ZhenHua,CHEN Wei,WU TieYing.Fatigue life estimationof titanium alloys under high and low cycle compound loads[J].Journal of Mechanical Strength,2011,33(4):629-632(InChinese).[10]㊀石红梅.复杂蠕变疲劳载荷对超超临界汽轮机转子钢寿命的影响[D].西安:西安石油大学,2017:42-46.SHI HongMei.The influence of complex creep fatigue loading on lifeof ultra supercritical steam turbine rotor steel[D].Xiᶄan:XiᶄanShiyou University,2017:42-46(In Chinese).。
不同温度下镍基单晶高温合金的低周疲劳性能
技术改造—308—不同温度下镍基单晶高温合金的低周疲劳性能薛庆增（海装沈阳局驻沈阳地区某军事代表室，辽宁 沈阳 110043）镍基单晶高温合金因具有非常优异的综合性能而成为先进航空发动机涡轮工作叶片和导向叶片的关键材料。
涡轮叶片作为航空发动机中的关键热端部件，服役时不同位置的温度差别较大，存在极其复杂的温度场，承受较大的热应力，同时还承受高离心力和高温交变载荷作用，因此常发生应变控制的低周疲劳失效。
为此，对一种Ni-Cr-Co-Mo-W-Ta-Nb-Re-Al-Hf-C 系单晶高温合金在800,980℃下的低周疲劳性能进行了研究，拟为单晶高温合金的工程应用提供参考。
1试样制备与试验方法在水冷型高温梯度真空感应单晶炉中制备Ni-Cr-Co-Mo-W -Ta-Nb-Re-Al-Hf-C 系单晶高温合金棒，采用Ｘ射线极图法测得合金的晶体取向为[001]取向，取向偏离角度保持在10°以内。
采用箱式电阻热处理炉对合金进行热处理，热处理工艺为1290℃×1h＋1300℃×2h＋1315℃×2h＋1330℃×6h 空冷＋1140℃×4h 空冷＋870℃×32h 空冷。
将热处理后试样加工成低周疲劳试样，采用DST-5型低周疲劳试验机对试样进行低周疲劳试验，试验温度分别为800，980℃，采用总应变控制法，加载应变速率为5×10-3s -1，应变比为-1，应力波形为三角形。
在100℃、质量分数为25%的高锰酸钾溶液中，利用水煮法去除疲劳断口表面的氧化皮，然后进行超声清洗，采用S4800型扫描电镜观察疲劳断口形貌。
在疲劳断口附近位置截取试样，采用双喷电解法制备透射试样，在JEM-2000FX 型透射电镜下观察位错形貌。
2试验结果与讨论2.1合金的低周疲劳寿命 在800，980℃下，合金的低周疲劳寿命（失效循环次数）均随总应变幅的增加而降低；总应变幅相同时，980℃下合金的疲劳寿命低于800℃下的；总应变幅较高时，2种温度下合金的疲劳寿命相差较小，总应变幅较低时，合金的疲劳寿命相差较大。
GH3044的低周疲劳行为研究
ｆｌｗ ｄｂ ｆ ｎｎ ｎ ａ ｅｉｇｂｈｖｏｓ ｔｏｍ ｔ ｐ ｒ ｕｅ Ｒ ｏ ｏ ｅ ｙｓ ｔ ｉｇａ ｄｈ ｄ ｎ ｅ ａｉｒ ａ ｌｏ ｍ ｅａ ｒ（ Ｔ）ａｄ６ ０ｏ ｅｐｃ ｖｌ，ｗ ｉ ｏｌ ｂ ｘｌ ｎｄｂ ｌ ｏｅ ｒ ｎ ｅ ｔ ｎ ０ Ｃ ｒｓｅｔ ｅ ｉ ｙ ｈｃ ｃｕｄ ｅｅｐａ ｅ ｙ ｈ ｉ
［ 文章编号 ］１７ －２４（０ ２ ０ －０６０ ６３ １ ２ １ ） １０ ０ －５ ６
Ｌｏ Ｃｙ ｌ ｔｇ ｅ Ｂｅ ｖｏ ｆＳ ｅ ａ ｌ ｙ ＧＨ３ ４ ｗ ｃｅ Ｆａ ｉ ｕ ｈａ ｉｒ ｏ ｕｐ ｒ ｌｏ ０ ４
ａ ｅ ａｅ ｍｐ ｒ ｔ ｅ ｔＥｌ ｖ ｔ ｄ Ｔｅ ｅ ａ ｕｒ
给 出了 Ｇ ０ ４合金在此温度下 的疲劳参数。合金的循环应力响应行为在室 温下呈现循环硬 化而后软化 的特征 ， Ｈ３４ 而在 ６Ｏ Ｏ
℃时呈现循环硬化 的特征 ， 原因在于循环变形过程 中位错 之间以及位错与析 出相之 间的相互作用 。ＣｆｎＭ ｎｏ 模 型预测 ｏ ｉ ａｓ ． ｎ 精度在 ± ２倍分散带以内。 ［ 关键词 ］ 高温合金 ； 低周疲劳 ； 应变寿命 ； 环硬化／ 循 软化 ； 应力 一 应变曲线 ［ 中图分类号 ］ Ｇ ３ ． Ｔ １２ ３ ［ 文献标志码］Ａ ｄ ｉ １． ９９ ｊｉ ｎ １７ － １ ．０ ２ ０ ．０ ｏ： ０ ３６ ／． ｓ．６ ３ ２４ ２ １ ．１０ ２ ｓ ６
［ 修订 １期 ］２ １ ３ ０ １年 ９月 １日
【 作者简介】张仕 朝（ ９ ２ 一） 男 ， １８ 年 ， 硕士 ， 师， 工程 主要从事材料疲劳断裂等方面的研究。
第 １期
张仕朝 ， 于慧 臣 ： Ｈ ０ ４的低周疲劳行 为研究 Ｇ ３４
镍基气冷单晶叶片全疲劳寿命预估方法研究
镍基气冷单晶叶片全疲劳寿命预估方法研究镍基气冷单晶叶片全疲劳寿命预估方法研究摘要：随着航空航天技术的飞速发展，气冷涡轮叶片作为发动机关键部件，承受着极端的高温和高压工况，其强度和寿命需求日益提高。
而在现有的研究中，对于镍基气冷单晶叶片的全疲劳寿命预估方法尚未有明确的结论。
因此，本文通过实验和数值模拟相结合的方法，对镍基气冷单晶叶片的全疲劳寿命预估方法进行了研究。
1. 引言气冷涡轮叶片是航空发动机中功能复杂的组件之一。
在运行过程中，受到高温和高压等极端工况的影响，叶片会产生复杂的热应力和机械应力，从而导致疲劳破坏。
因此，准确预估镍基气冷单晶叶片的全疲劳寿命是非常重要的。
2. 实验设计与方法本研究使用了高温热压实验台对镍基气冷单晶叶片的疲劳寿命进行了测试。
在实验过程中，通过控制温度、压力、频率和振幅等参数，模拟了实际工作条件下的叶片疲劳破坏过程。
通过分析实验结果，得到了不同工况下叶片的疲劳寿命。
3. 数值模拟与分析基于实验结果，利用有限元方法建立了镍基气冷单晶叶片的数值模型，并以此进行了对疲劳寿命的预估。
通过模拟叶片在不同工作温度和压力下的力学响应和热应力分布，得到了叶片的疲劳寿命。
4. 结果与讨论实验结果表明，镍基气冷单晶叶片的疲劳寿命与工作温度、压力等参数密切相关。
在高温高压工况下，叶片的疲劳寿命较短。
而在较低温度和压力下，叶片的疲劳寿命较长。
数值模拟结果与实验结果吻合良好。
通过分析叶片的应力和温度分布，可以准确预估叶片的疲劳寿命。
此外，通过参数优化分析，可以进一步提高叶片的疲劳寿命。
5. 结论与展望本研究通过实验和数值模拟相结合的方法，对镍基气冷单晶叶片的全疲劳寿命进行了预估。
结果表明，在不同工况下叶片的疲劳寿命存在明显差异。
通过进一步优化设计和改进材料等手段，可以提高叶片的疲劳寿命，从而提高发动机的可靠性和寿命。
未来的研究可以从以下几个方面展开：进一步优化数值模型，提高预估结果的准确性；采用新型材料和涂层技术，改善叶片的抗疲劳性能；开展更多的实验和试验，验证预估结果的可靠性和稳定性。
DD3镍基单晶合金非对称循环载荷低周疲劳寿命预测
DD3镍基单晶合金非对称循环载荷低周疲劳寿命预测
DD3镍基单晶合金非对称循环载荷低周疲劳寿命预测
在680℃温度下进行[001]、[011]和[111]三种取向的DD3单晶合金光滑试样非对称循环载荷低周疲劳试验,表明晶体取向对DD3单晶合金的应变疲劳寿命有显著影响,[001]取向寿命最长,[111]取向寿命最短.用晶体取向函数修正总应变范围可以在很大程度上消除晶体取向对疲劳寿命的影响;引入参量k表示载荷循环特性对疲劳寿命的影响,它与循环寿命之间呈幂函数关系.根据影响单晶叶片低周疲劳寿命的主要因素,提出循环塑性应变能的计算方法,构成塑性应变能的主要因素应包括总应变范围、取向函数和载荷循环特性等影响参量,它们与塑性应变能之间呈幂函数关系.用塑性应变能作为损伤参量导出单晶合金低周疲劳寿命预测模型,利用低周疲劳试验数据进行多元线性回归分析,所有试验数据均落在2.6倍偏差的分布带内.
作者：陈吉平丁智平尹泽勇 CHEN JiPing DING ZhiPing YIN ZeYong 作者单位：陈吉平,丁智平,CHEN JiPing,DING ZhiPing(湖南工业大学,机械工程学院,株洲,412008)
尹泽勇,YIN ZeYong(中国航空动力机械研究所,株洲,412002)
刊名：机械强度ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF MECHANICAL STRENGTH 年，卷(期)：2006 28(2) 分类号：V231.95 O346.2 TG146.15 关键词：镍基单晶合金非对称循环载荷低周疲劳循环塑性应变能。
Haynes 230镍基超合金高温低周疲劳寿命预测
一种定向凝固镍基高温合金的高温低周疲劳行为
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Ｏ ８年 第２ Ｏ 第 １ ３卷 ２月期
失效分析与预防 ． Ｎ ． １３． ｏ １
一
种 定 向凝 固镍 基 洎 △ 的 Ｉ 低 疲 劳 行 为 吉 Ｉ金 高洎 ’ 周 同皿 ＝ ｉ 同 ｎ ｎＩ
Ｌｏ Ｃｙ ｌ ｔｇ ｅ Ｂｅ ａ ｉ ｒ ｏ ｒ ｃ ｉ ｎ ｌ ｌ ｆｅ Ｎｉ ｋ ｌ ｗ ｃｅ Ｆａ ｉ ｕ ｈ ｖ ｏ ｆａ Ｄｉｅ ｔｏ ａ ｌ Ｓｏｉ ｉ ｄ ｃ ｅ ｙ ｄｉ Ｂａ ｅ Ｓｕｐ ｒ ｌｏ ｓ ｅ ａ ｌｙ
ＹＵ ｉｃ ｅ Ｈｕ ・ ｈ ｎ，ＬＩＹｉ ｎｇ，ＺＨＡＮＧ ｏ・ ｏ ｇ ，Ｗ Ｕ ｅ ｒ ｎ Ｇｕ ｄ ｎ Ｘｕ ・ｅ
Ｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ｎ ｉａ ｅ ｈ ｔｔｍｐ ｒ ｔｒ ａ ｂ ｉｕ ｆ ｃ ｉｎ ｏ ｅ ｏ ｍａ ｉｎ ｏ ｅ ａｌ ｙ ｈ ｌ ｙ ｓ ｏ ｄ ｃ ｃ ｉ ａ ｄ ｎ ｎ ｅ ｈ ｅ ｕ ｔ ｉ ｄ ｃ ｔ ｔ ａ ｅ ｅ ａｕ ｅ ｈ ｄ ｏ ｖｏ ｓ ａ ｅ ｔ ｎ ｄ ｆ ｒ ｔ ｆｔ ｏ ，ｔ ｅ ａ ｏ ｈ ｗｅ ｙ ｌ ｈ ｒ ｅ ｉｇ ｗｈ ｎ ｓ ｄ ｏ ｏ ｈ ｌ ｌ ｃ ｔｍｐ ｒ ｔｒ Ｓｌ ｗ ｒｔａ ６ ｅ ｅａ ｕ ｅ Ｗａ ｏ ｅ ｎ ７ ０％ ａ ｄ ｓ ｏ ｄ ｃ ｃ ｉ ｏ ｔｎ ｎ ｔ ５ ％ ａ ｄ９ ０ ．Ｔ ｅ ｅ ｗ ｌ ｄｆｅｅ ｔｄ ｆｒ ａ ｉｎ ｍｅ ｈ ｎｓ ｈ ｎ ｈ ｗｅ ｙ ｌ ｓ ｆ ｉｇ ａ ０ ｃ ｅ ８ ｎ ８ ％ ｈ ｒ ｅ￣ ｉ ｒ ｎ ｅｏ ＇ ｍ ｔ ｃ ａ ｉｍｓ ｏ
镍基单晶合金叶片疲劳寿命预测方法研究
镍基单晶合金叶片疲劳寿命预测方法研究潘冬;杨晓光;胡晓安;石多奇【摘要】研究了3种针对镍基单晶合金各向异性低循环疲劳寿命建模的方法,分别为基于单晶合金弹性模量与晶体取向相关性的方法,与各向异性屈服函数相关的方法和传统滑移系的方法.对基于屈服函数的方法进行了修正以将其应用于单晶合金.利用公开文献中DD3单晶合金的低循环疲劳数据对修正的模型进行了验证,并对采用这3种方法得到的数据进行了比较.结果表明:修正的疲劳寿命模型和基于取向函数的寿命模型的预测结果与试验数据相比基本落在3倍分散带内,而采用基于滑移系的方法所得结果在4倍分散带内.基于屈服函数的修正模型和另外2种模型均可以较好地与3维有限元应力分析直接衔接,便于涡轮叶片结构级的寿命预测.【期刊名称】《航空发动机》【年(卷),期】2014(040)003【总页数】4页(P45-48)【关键词】镍基单晶合金;寿命预测;疲劳;各向异性;叶片;涡轮【作者】潘冬;杨晓光;胡晓安;石多奇【作者单位】中航工业燃气涡轮研究院,成都610500;北京航空航天大学能源与动力工程学院,北京100191;北京航空航天大学能源与动力工程学院,北京100191;北京航空航天大学能源与动力工程学院,北京100191;北京航空航天大学能源与动力工程学院,北京100191【正文语种】中文【中图分类】V231.95镍基单晶高温合金已经广泛应用于涡轮叶片上[1]。
由于消除了晶界，使其热、疲劳和蠕变性能得到了显著提高[2]。
但材料的各向异性特征给强度和寿命评估带来了挑战；基于各向同性的强度理论和寿命模型不足以给出符合工程精度的预测结果[3]。
且由于实际叶片处于多轴应力状态下，发展既能考虑各向异性，又能处理多轴应力的寿命模型对于单晶叶片的设计具有十分重要的现实意义。
针对单晶合金叶片高温低周疲劳损伤研究，Li S X[4]和石多奇等[5-6]通过对各向同性材料的宏观唯象疲劳寿命模型进行扩展，构造1个取向函数来考虑材料的各向异性的影响；Swanson[7]和岳珠峰等[8-9]基于材料细观塑性理论，研究材料特定滑移系的塑性滑移规律，建立晶体滑移疲劳寿命模型；Roland等[10]通过对应力-寿命法进行扩展，构建基于Hill屈服函数的等效应力考虑定向凝固合金的各向异性的影响。
Haynes 230镍基超合金高温低周疲劳寿命预测
Haynes 230镍基超合金高温低周疲劳寿命预测王伟;吕春堂;刘兵;金丹【期刊名称】《压力容器》【年(卷),期】2018(035)005【摘要】针对Haynes 230镍基超合金进行总应变控制的高温低周疲劳试验.结果表明,在816 ℃和927 ℃时,材料在较高应变范围内表现出循环硬化/软化行为,在较低的应变范围内表现出循环硬化/饱和行为.一般来说,疲劳寿命随着温度的提高而降低.然而,在总应变范围高于1.0%时,由于在半寿命时927 ℃比816 ℃有较小的塑性应变幅,从而导致了疲劳寿命在927 ℃时比在816 ℃时更长.选用Manson-Coffin 方程和能量法进行了疲劳寿命预测,并采用方差和分散带因子两个参量对两种模型的预测能力进行比较,结果表明Manson-Coffin方程的预测效果较好.【总页数】6页(P22-27)【作者】王伟;吕春堂;刘兵;金丹【作者单位】沈阳化工大学能源与动力工程学院,辽宁沈阳 110142;沈阳化工大学能源与动力工程学院,辽宁沈阳 110142;沈阳化工大学能源与动力工程学院,辽宁沈阳 110142;沈阳化工大学能源与动力工程学院,辽宁沈阳 110142【正文语种】中文【中图分类】TH142.2;TG113.25【相关文献】1.新型固溶强化型镍基高温合金——Haynes230 [J], 陈石富;马惠萍;鞠泉;方进有2.新型固溶强化型镍基高温合金——Haynes230 [J], 陈石富;马惠萍;鞠泉;方进有3.用于高温化工环境的镍基合金Haynes 230 [J], 陈恭珉4.用于高温化工环境的镍基合金Haynes(R) 230(R) [J], 陈恭珉5.一种镍基单晶超合金高温低周疲劳的晶体取向相关性模型 [J], 岳珠峰;陶仙德;尹泽勇;李海燕因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
预测低周疲劳寿命的一种新方法
预 测低 周疲劳 寿命 的一种新 方法
刘康 林 ，黄 小 平
（ １福州 大学 ， 州 ３ ０ ０ ； 福 ５ ０ ２ ２上 海交 通 大 学海 洋工 程 国家 重 点 实 验 室 ， 海 ２ ０ ３ ） 上 ０ ０ ０ 摘 要 ： 低 周 疲 劳 损 伤 可 由疲 劳 过 程 中的 非 弹 性 响 应 来 反 映 的 理 念 出发 ， 从 以循 环 弹 性 余 应 变 能 密 度 来 表 征 循 环 应 力 应 变 曲线 的非 线性 部 分 偏 离 线 性 的程 度 ， 立 了基 于循 环 弹性 余 应 变 能 密 度 为 基 本 参量 预 测 低 周 疲 劳 寿 命 建 的新 方 法 。采 用 ３ ＣＮＭｏ ０ ｒ ｉ ８钢 的疲 劳 试 验 结 果 和 文 献 中对 某 高 温 合金 的疲 劳试 验 结 果 ， 该 预 测 模 型 的预 测 结 对 果 和 Ｍａｓｎ Ｃ ｆｎ公 式 、 参 数 幂 函数 模 型预 测 结 果 进 行 了 对 比分 析 ， 果 表 明 ， 中 提 出 的 预 测 模 型 的 预测 ｎｏ — ｏ ｉ 三 结 文
结 果 与试 验结 果 吻合 良好 ， 测 精 度 高 于 Ｍａ ｓ ｎ Ｃ ｆ ｎ公 式 的 预测 精 度 ， 接 近 或 高 于 三参 数 幂 函数 模 型 的 预 预 ｎｏ — ｏ ｉ 并 测精度。
关 键 词 ： 周疲 劳 ； 命 预 测 ；缺 陷 ； 应 变 能 密 度 ； 伤 低 寿 余 损
Ａｂｔａ ｔＯ ｉｇｔ ｔｅｆｃ ｔａ ｌ ｙｌ ｆ ｉ ｅ（Ｃ ） ｆ ｔ ｉ ｒ ｅｓｏ ｎ ｒ ｉ ｉａ ｏ ｎ ｅ ｓｒ ｃ ： ｗｎ ｔｈ ｔ ｏ ｃｃｅ ａ ｇ Ｌ Ｆ ｏ ｅ ａ ｉ ａｐｏ ｓ ｆ ｅｇ ｄｓ ｐｔ ｎａ ｄｒ— ｏｈ ａ ｗ ｔｕ ｍａ ｒ ｌｓ ｃ ｅ ｙ ｓ ｉ
低周疲劳寿命预测模型分析
实验室研究与探索
RESEARCH AND EXPLORATION IN LABORATORY
Vol. 26 No. 10 Oct. 2007
低周疲劳寿命预测模型分析
郑 飞 , 何玉怀 , 苏 彬
(北京航空材料研究院 ,北京 100095)
摘 要 :综合分析了几种低周疲劳寿命预测模型 ,特别是对能量法则的寿命预测模型进行了讨论 。评述 了各种不同预测方法的基本假设 、特点和应用范围 。叙述了各种低周疲劳寿命预测模型的计算步骤 ,并 提出实际应用中应考虑的问题 。该文对低周疲劳寿命预测 ,尤其是对航空高温合金具有较大的工程参 考价值 。文中所论述的三参数能量预测模型具有易懂 、简捷的工程应用前景 。 关键词 :低周疲劳 ; 寿命预测 ; 能量法 中图分类号 : G642. 423 文献标识码 : A 文章编号 : 1006 - 7167 (2007) 10 - 0189 - 04
线三参数幂函数公式建立的方法 。
公式为 :
N f (ΔW - ΔW 0 ) m = c
(4)
ΔW
=
Δε in
·Δσ
=
Δε in
(σm ax
-
σ m in
)
(5)
式中 :ΔW 0 为疲劳极限 ;ΔW 0 , m , C 均为待定常数 。纯
当
Δε t
固定时
,各试样的疲劳寿命则不尽相同
,对于高
温合金的高温低周应变疲劳此种差异有时很大 ,三参
数幂函数公式无法反映存在这种差异的原因 。
(4) 三参数幂函数能量法 (3SE)
三参数幂函数能量法 ( 3SE) [ 3 ]综合 M anson2Coffin 方程 、拉伸滞后能损伤函数法的优缺点并基于 ε2N 曲
镍基单晶高温合金研究进展
镍基单晶高温合金研究进展孙晓峰，金涛，周亦胄，胡壮麒（中国科学院金属研究所，沈阳 110016）摘要：单晶高温合金具有较高的高温强度、良好的抗氧化和抗热腐蚀性能、优异的蠕变与疲劳抗力、良好的组织稳定性和使用可靠性，广泛应用于涡轮发动机等先进动力推进系统涡轮叶片等部件。
由于采用定向凝固工艺消除了晶界，单晶高温合金明显减少了降低熔点的晶界强化元素，使合金的初熔温度提高，能够在较高温度范围进行固溶和时效处理，其高温强度比等轴晶和定向柱晶高温合金大幅度提高。
经过几十年的发展，单晶高温合金已经在合金设计方法、组织结构与力学性能关系、纯净化冶炼工艺和定向凝固工艺等方面取得了重要进展。
本文从单晶高温合金成分特点、合金元素作用、强化机理、力学性能各向异性、凝固过程及缺陷控制、单晶制备工艺等方面，简要介绍了单晶高温合金的主要研究进展。
关键词：单晶高温合金；强化机理；定向凝固；各向异性Research Progress of Nickel-base Single Crystal SuperalloysSun Xiaofeng, Jin Tao, Zhou Yizhou, Hu Zhuangqi(Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China)Abstract:Single crystal superalloys have been widely used to make turbine blades and guide vanes for aero-engines and industrial gas turbines because of improved strength, creep-rupture, fatigue, oxidation and hot corrosion properties as well as stable microstructure and reliability at high temperature environments. After removal of grain boundary by using directional solidification technique, grain boundary elements which decrease the incipient melting temperature were reduced remarkably in single crystal superalloys. Consequently, the solution and aging treatment of single crystal superalloys can be done at higher temperature due to the enhanced incipient melting temperature, and then the high temperature strength of single crystal superalloys is higher than that of equiaxed and directionally solidified superalloys. There were great progress on approach of alloy design, relationship between structure and mechanical performances, process of pure smelting and processing of directional solidification in the last decades. The present work reviews these progress from compositions of alloys, role of elements, mechanism of strengthening, anisotropy of mechanical properties, procedure of solidification, control of defects and processing of single crystal superalloys.Key words：single crystal superalloy；mechanism of strengthening；directional solidification；anisotropy of properties——————————————————基金项目：国家973计划项目（2010CB631206）通讯作者：孙晓峰，男，1964年生，研究员，博士生导师1引言高温合金（Superalloy）是以铁、镍、钴为基体的一类高温结构材料，可以在600℃以上高温环境服役，并能承受苛刻的机械应力。
非对称载荷下的应力疲劳寿命模型
出了 Ｇｏｏｄｍａｎ 模型ꎮ Ｍｏｒｒｏｗ 通过采用真实破坏强度
~
σ ｆＢ 或疲 劳 强 度 系 数 σ 'ｆ 替 换 拉 伸 强 度 σ ｕ ꎬ 建 立 了
命的首要因素ꎬ众多研究表明ꎬ平均应力对于疲劳强度
Ｍｏｒｒｏｗ 模型ꎮ Ｓｍｉｔｈ Ｋ Ｎ 等 [１]７６７￣７７８ 采用峰值应力与应
ｆｉｔｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｄｅａｌ ｗｉｔｈ ｆａｔｉｇｕｅ ｔｅｓｔ ｄａｔａ ｕｎｄｅｒ ｖａｒｉｏｕｓ ｓｔｒｅｓｓ ｒａｔｉｏｓꎬ ｂｙ ｗｈｉｃｈ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｍａｔｅｒｉａｌ ａｎｄ ｍａｘｉｍｕｍ ｓｔｒｅｓｓ ｏｎ
ｍｅａｎ ｓｔｒｅｓｓ ｅｆｆｅｃｔ ｃａｎ ｂｏｔｈ ｂｅ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ. Ｅｉｇｈｔｅｅｎ ｓｅｔｓ ｏｆ ｆａｔｉｇｕｅ ｔｅｓｔ ｄａｔａ ｆｒｏｍ ｔｗｅｌｖｅ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ａｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｉｎ ｖａｒｉｏｕｓ
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ Ｆａｔｉｇｕｅ ｌｉｆｅꎻ Ｍｅａｎ ｓｔｒｅｓｓ ｅｆｆｅｃｔꎻ Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｗａｌｋｅｒ ｍｏｄｅｌꎻ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｆｉｔｔｉｎｇ
Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ａｕｔｈｏｒ: ＳＵ ＹｕｎＬａｉꎬ Ｅ￣ｍａｉｌ: ｓｕｙｕｎｌａｉ＠ １６３.ｃｏｍꎬ Ｔｅｌ:＋８６￣２９￣８８２６７５８２ꎬ Ｆａｘ:＋８６￣２９￣８８２６７５８２
为平均应力效应ꎮ 国内外众多学者已对平均应力效应
力效应的影响ꎮ Ｗａｌｋｅｒ Ｋ [３]１￣１４ 则在 ＳＷＴ 模型的基础
和疲劳寿命均有明显的影响 [１]７６７￣７７８[２] ꎬ这种影响被称
摘要 航空飞行器关键结构件在服役过程中会经受典型的非对称载荷ꎬ因此其疲劳行为会不可避免地受到平均应
IN738LC镍基高温合金高温低周疲劳性能的研究
IN738LC镍基高温合金高温低周疲劳性能的研究
陈鸿均;H.Wever
【期刊名称】《材料工程》
【年(卷),期】2000(000)011
【摘要】以特殊热处理的方法将IN738LC合金中的第二相颗粒处理成只由
450nm边长的立方形γ′相构成的试样和只由直径为80nm的球形γ′相所构成的试样.在对这两种试样进行的1223K低周疲劳试验中发现,应变速率不同,试样循环变形的机理也不同.无论是含大颗粒的试样还是只含小颗粒的试样,在大应变速率时是颗粒被切割的变形机制,而在小变形速率条件下是类似于蠕变变形的位错攀移机制.在对小颗粒γ′相试样的试验中,发现有循环软化现象.
【总页数】4页(P45-48)
【作者】陈鸿均;H.Wever
【作者单位】上海交通大学教育部高温材料及高温测试开放实验室,上海,200030;德国柏林工业大学金属研究所,柏林10623
【正文语种】中文
【中图分类】TG113.25+5
【相关文献】
1.IN738LC镍基高温合金高温蠕变疲劳性能研究 [J], 陈鸿均
2.GH4169镍基高温合金的高温低周疲劳性能 [J], 姚亮亮;张显程;刘峰;涂善东;马聪
3.不同温度下镍基单晶高温合金的低周疲劳性能 [J], 史振学;胡颖涛;刘世忠
4.M38镍基高温合金高温低周疲劳性能及断裂机制 [J], 黄志伟;袁福河;王中光;朱世杰;王富岗
5.镍基粉末冶金FGH95高温合金的拉伸及低周疲劳性能研究(英文) [J], 崔伟华;万建松;岳珠峰;杨治国
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“镍基单晶合金非对称循环载荷低周疲劳实验研究与寿命预测”
读后小结
姓名：吴才章学号：133711077
文章首先提到，镍基单晶高温合金广泛用作航空发动机涡轮叶片材料，在非对称循环载荷作用下的高温低周疲劳损伤是涡轮叶片的主要失效形式之一，确定了镍基单晶合金非对称循环载荷低周疲劳研究的意义。
该文在680 ℃温度下选取三种不同晶体取向的DD3 单晶合金试样进行非对称循低周疲劳试验,结果表明晶体取向对疲劳寿命影响很大。
用应力范围描述DD3 单晶合金的疲劳寿命, 受晶体取向的影响显著减小，得到应力范围与疲劳寿命之间呈幂函数关系。
用取向函数修正总应变范围可在很大程度上消除晶体取向对疲劳寿命的影响，两者之间也存在幂函数关系。
引入参量k观察非对称循环载荷产生的平均应力对疲劳寿命的影响, 它与循环寿命之间呈幂函数关系。
根据以上分析,得出总应变范围Δε、取向函数f (Ahkl)和参量k为对单晶合金的低周疲劳寿命等温条件下的主要影响因素，并提出了循环塑性应变能的计算方法。
最后基于损伤力学原理，由塑性应变能作为损伤参量导出单晶合金低周疲劳寿命预测模型, 利用DD3 单晶合金低周疲劳试验数据进行验证。
以上是文章内容的大概阐述，以下详述我在阅读该文的收获。
首先，通过细读该文，我初步了解了低周疲劳试验的过程。
对于光滑试样，试验宜采用应变控制, 应力作参考，可得到应力范围、最大最小应力、应变范围，最大最小应变、循环应变比等参数信息；对于缺口试样，试验宜采用应力控制的方式，得到最大最小应力、循环应力比的参数。
根据试验参数，可分析疲劳寿命与应力范围、修正应变范围的关系，可验证疲劳理论疲劳寿命模型的正确性，表明低周疲劳试验的重要意义。
文中, 作者先尝试直接用总应变范围来拟合DD3单晶合金的低周疲劳寿命曲线, 发现受晶体取向的影响很大，相关系数不大，效果不好。
作者进行尝试，发现用应力范围拟合疲劳寿命曲线，晶体取向对寿命的影响在很大程度上被消除，应力范围与疲劳寿命之间呈幂函数关系。
作者没有放弃用应变范围来描述疲劳寿命，用取向函数对总应变范围进行修正，修正后的总应变范围拟合幂函数形式的疲劳寿命曲线, 晶体取向对疲劳寿命的影响基本消除, 修正后的总应变范围与疲
劳寿命存在幂函数关系。
作者这种尝试多种方法，不轻易放弃的科研态度，非常值得我去学习。
然后，对单晶合金低周疲劳寿命的主要影响因素以及它们之间的关系我有了比较详细的了解。
作者基于低周疲劳试验的结果，分析得到等温条件下，单晶合金的疲劳寿命与其主要影响因素有总应变范围、取向函数、参量k之间的幂函数关系，而循环塑性应变能主要由总应变范围、取向函数、参量k 和循环次数构成, 它们与疲劳寿命之间呈幂函数关系。
总的来说，该文以单晶合金低周疲劳试验为基础，阐述了一种用塑性应变能作为损伤参量推导出单晶合金低周疲劳寿命预测模型的新方法，并用试验结果对理论模型进行了验证，思路清晰明确，加深了自己单晶合金低周疲劳寿命的认识与理解。