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不同加载频率下fv520b-i的疲劳行为与疲劳寿命

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材料导报 2018年第16期32卷 2837-2841,2846页

作者：赵清晨王金龙张元良沈毅鸿刘淑杰大连理工大学机械工程学院大连116023

针对高强度钢fv520b-i分别进行了140Hz和20kHz两种加载频率下的疲劳实验。实验数据表明,20kHz加载频率下的疲劳寿命值均高于同应力幅值140Hz加载频率下的疲劳寿命值,而20kHz加载频率下材料的疲劳强度(450MPa)低于140Hz加载频率下的疲劳... 详细信息

针对高强度钢fv520b-i分别进行了140Hz和20kHz两种加载频率下的疲劳实验。实验数据表明,20kHz加载频率下的疲劳寿命值均高于同应力幅值140Hz加载频率下的疲劳寿命值,而20kHz加载频率下材料的疲劳强度(450MPa)低于140Hz加载频率下的疲劳强度(500 MPa)。试件断口分析表明,加载频率的大幅提高使得疲劳失效由表面粗糙度缺陷引起的表面疲劳失效转变为内部非金属夹杂物引起的内部疲劳失效。基于三参数模型对实验数据进行拟合,建立了fv520b-i在不同加载频率下的疲劳寿命转换模型,提出了fv520b-i的疲劳寿命转换系数S′0,并发现转换系数S′0随着加载应力幅值的增大而增大,即加载频率对疲劳寿命的影响随着应力幅值的增大而增强。研究结果表明,疲劳寿命转换模型可以将超高加载频率下的疲劳寿命转换为传统加载频率下的疲劳寿命,且可以应用于fv520b-i的再制造工程疲劳分析。

关键词：超高周疲劳 fv520b-i 加载频率疲劳寿命转换三参数模型

基于不同粗糙度Ra与Rz的fv520b-i超高周疲劳失效研究

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机械设计与制造 2021年第8期366卷 38-42页

作者：张元良李瑞品王金龙丁明超大连理工大学机械工程学院辽宁大连116023

粗糙度Ra及Rz这两种粗糙度都会对高强度钢fv520b-i的超高周疲劳行为产生明显的影响。首先,以fv520b-i不同粗糙度的超声疲劳试验结果为基础,得到不同粗糙度情况下的失效试件的断口特征。结合超声疲劳试验结果、失效试件断口特征及能谱检... 详细信息

粗糙度Ra及Rz这两种粗糙度都会对高强度钢fv520b-i的超高周疲劳行为产生明显的影响。首先,以fv520b-i不同粗糙度的超声疲劳试验结果为基础,得到不同粗糙度情况下的失效试件的断口特征。结合超声疲劳试验结果、失效试件断口特征及能谱检测结果,分析粗糙度Ra对fv520b-i超高周疲劳失效机理的影响。其次,以粗糙度Rz作为主要影响因素,结合疲劳失效源距离表面的距离Da-s,分析粗糙度Rz对fv520b-i超高周疲劳寿命影响,并提出二者之间的定性描述关系。研究不同粗糙度对fv520b-i疲劳失效的影响为提高fv520b-i疲劳寿命预测的准确性有重要意义,也为fv520b-i疲劳失效研究做出了贡献。

关键词： fv520b-i 表面粗糙度超高周疲劳失效疲劳寿命高强度钢内部失效

超声加载频率对高强钢fv520b-i疲劳性能的影响研究

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超声加载频率对高强钢FV520B-I疲劳性能的影响研究

作者：赵清晨大连理工大学

学位级别：硕士

大型离心压缩机作为应用于众多国民经济领域的重大高端动力装备,对其设计及制造的要求也随着工程技术的不断发展而不断提高。其中叶轮作为大型离心压缩机的核心零部件,实际工作中常常由于受到各种循环载荷作用而发生疲劳失效从而限制了... 详细信息

大型离心压缩机作为应用于众多国民经济领域的重大高端动力装备,对其设计及制造的要求也随着工程技术的不断发展而不断提高。其中叶轮作为大型离心压缩机的核心零部件,实际工作中常常由于受到各种循环载荷作用而发生疲劳失效从而限制了压缩机的发展,因此对其服役寿命的要求也达到了10～9周次。因此开展叶轮制造材料高强钢fv520b-i的超高周疲劳性能研究具有重大意义。由于传统疲劳实验条件的限制,开展高强钢fv520b-i的超高周疲劳研究多使用超声疲劳实验系统,但是众多针对其他金属材料的研究成果发现,超声加载频率会对实验结果产生影响,尤其是材料的疲劳性能。但现阶段关于疲劳实验加载频率对高强度钢fv520b-i疲劳性能影响的深入研究尚未开展。因此明确超声加载频率对高强度钢fv520b-i疲劳性能的影响对于实际工况中高强度钢fv520b-i的疲劳性能研究具有重要的实际意义。本文首先针对高强钢fv520b-i分别进行了140Hz和20KHz两种加载频率下的疲劳实验。根据实验数据应用对数正态分布函数以及三参数幂函数拟合得到高强钢fv520b-i在140Hz和20KHz两种加载频率下的S-N曲线,对比分析表明高强钢fv520b-i在超声加载频率下的疲劳寿命和条件疲劳强度均大于传统加载频率下的疲劳寿命和条件疲劳强度。然后基于超声加载频率对金属材料疲劳性能的影响,结合传统疲劳设计方法提出了一种针对具有频率效应的合金材料的超声加载频率下合金材料疲劳数据转换应用方法,应用该方法可以将超声加载频率下的疲劳实验数据转换为适用于疲劳设计及分析的实验数据,从而消除超声加载频率的影响。最后基于所提出的疲劳数据转换应用方法,同时结合高强钢fv520b-i的传统(140Hz)疲劳实验和超声(20kHz)疲劳实验的实验数据分别建立了针对高强钢fv520b-i的条件疲劳强度转换模型和疲劳寿命转换模型,并验证了模型的适用性。

关键词： fv520b-i 超声加载频率超高周疲劳疲劳数据转换

再制造毛坯疲劳损伤临界阈值及可再制造性判断研究

同方学位论文库评论

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机械工程学报 2017年第5期53卷 41-49页

作者：王金龙张元良赵清晨张洪潮大连理工大学机械工程学院大连116023 德克萨斯理工大学工业工程系

确定疲劳损伤临界阈值以及建立超高周疲劳阶段基于损伤的可再制造性判断模型,为判断毛坯件能否进行再制造提供理论依据,保证再制造工程的顺利进行。但是目前关于基于损伤的可再制造性判断研究还没有广泛的开展,相关的定义与模型也没有... 详细信息

确定疲劳损伤临界阈值以及建立超高周疲劳阶段基于损伤的可再制造性判断模型,为判断毛坯件能否进行再制造提供理论依据,保证再制造工程的顺利进行。但是目前关于基于损伤的可再制造性判断研究还没有广泛的开展,相关的定义与模型也没有提出。以离心压缩机叶片材料fv520b-i为研究对象,根据传统可制造性理论提出了损伤临界阈值的定义并建立普遍适用的损伤临界阈值模型。进一步基于疲劳试验数据、经典的疲劳理论以及疲劳竞争分析,建立针对fv520b-i的考虑表面损伤和内部损伤两种情况的超高周剩余疲劳寿命预测模型。结合损伤临界阈值模型,建立了基于损伤的可再制造性判断模型,并通过试验进行了验证。基于损伤的可再制造性研究是一项理论上有难度,实际应用有价值的工作,能够有效提高可再制造工程的效率,避免不必要的再制造。

关键词：疲劳损伤临界阈值可再制造性剩余疲劳寿命 fv520b-i