大型复合材料结构(例如飞机机翼和风力涡轮机叶片)在运行过程中会承受循环载荷。使用过程中的损坏通常会由于材料摩擦而产生过多的热量,这可以通过热成像检测出来。本研究开发了一种基于热成像数据分析定量分析此类结构损伤的方法。当全尺寸复合材料风力涡轮机叶片在实验室中受到循环载荷时,使用被动热成像对其进行检查。从热成像图像中识别损伤区域,并使用图像处理自动跟踪损伤区域。随后在整体和细节层面上表征损伤区域。分析了损伤状态随疲劳循环次数的变化,并提供了有关损伤面积增长和损伤严重程度的信息。根据损伤区域的温度和焓变研究损伤的起始和进展。本研究为在循环载荷下对大型复合材料结构进行有效的结构健康监测和损伤预测提供了一种可行的解决方案。
我们发现,许多经典概念需要扩展,以适应 AM(特别是激光粉末床熔合)中存在的特定微观结构(晶粒尺寸和形状、晶体结构)和缺陷分布(空间排列、尺寸、形状、数量)。例如,缺陷的 3D 表征变得至关重要,因为 AM 中的缺陷形状多种多样,对疲劳寿命的影响方式与传统生产的部件不同。这些新概念对确定 AM 部件疲劳寿命的方式有直接影响;例如,由于仍然缺少缺陷分类和可容忍形状和尺寸的量化,因此必须定义一种新策略,即理论计算(例如 FEM)允许确定最大可容忍缺陷尺寸,并且需要无损检测 (NDT) 技术来检测此类缺陷是否确实存在于组件中。这些示例表明,AM 部件的组件设计、损坏和故障标准以及特性(和/或 NDT)如何完全相互关联。我们得出结论,这些领域的同质化代表了工程师和材料科学家当前面临的挑战。
本文旨在评估一种自热测试方法,用于表征单道厚度增材制造试件的疲劳性能。它还评估了微观结构取向相对于载荷方向对耗散行为和微裂纹起始的影响。所研究的 316L 不锈钢试件采用定向能量沉积技术制造,有两种配置:(i) 完全打印试件(2 个取向)和 (ii) 修复试件。本文首先介绍形态学和晶体学纹理分析,其次介绍一系列循环载荷下的自热测试。微观结构分析显示,晶粒伸长,其尺寸、形状和优选取向由工艺参数控制。循环拉伸载荷下的自热测量证明,可以通过红外测量对小规模、薄试件进行耗散估算。自热曲线可以成功地用 Munier 模型表示。此外,可以建立打印参数和自热结果之间的几种联系。例如,连续沉积层之间的垂直增量越小,平均
摘要在操作中,印刷电路板(PCB)将面临各种和重复的热机械载荷,这可能导致铜的故障,从而导致PCB本身故障。为了模拟和更好地预测PCB的可靠性,必须定义铜的本构行为。在目前的工作中,在循环拉伸压缩载荷下经常测试了在灵活的PCB行业中经常使用的17 µm滚动退火灯泡。铜的弹性极限较低,塑性变形起着在应变过程中起重要作用。在循环载荷下,已经观察到主要的运动硬化。已通过Lemaitre-Chaboche硬化模型确定了所研究铜胶的塑性行为。接下来,已经开发出一种原始的实验设置,从而可以测量循环载荷下薄铜纤维的疲劳行为。进行了各种负载振幅的测试。已经采用了一个共同的曼森模型来重现实验数据。
流体结构相互作用非常重要,在设计飞机、航天器、发动机和桥梁等许多工程系统时必须考虑这一因素。在由易疲劳材料组成的结构中,这些振荡相互作用可能非常严重。疲劳可以描述为一种循环载荷,它会导致材料产生循环应力和应变,在这种循环载荷的作用下,材料在临界阶段会失效。飞行过程中,飞机机翼会受到各种与时间相关的载荷,导致机翼变形和振动,这对结构设计和安全性是一个挑战,作用在机翼上的载荷会导致高应力集中区域形成裂纹,裂纹会不断扩展,直到达到最大值,之后飞机机翼结构将因疲劳而失效。因此,飞机机翼是一种极易疲劳的结构,因此考虑飞机机翼结构的 FSI 非常重要。由于飞机出现颤振、抖振等各种不良现象,流体与柔性机翼之间的相互作用极为重要。
疲劳是指材料在受到循环载荷时其性能发生改变;这会导致裂纹形成并导致断裂。另一方面,焊接是一种用于焊接相似和/或不同金属材料以制造机器部件和结构的工艺,这些部件和结构通常会受到疲劳的影响。本期《金属》特刊致力于发表有关材料和焊接接头疲劳的原创作品。欢迎对低周、高周和超高周疲劳方法进行评估,包括有焊接和无焊接的材料。欢迎基于实验和数值方法的论文。
摘要 综述了 γ -TiAl 合金的高周疲劳 (HCF) 性能,特别是在近阈值循环载荷范围内的变形机制。通过研究层状取向和厚度对 HCF 阈值的影响,除了更传统的微观结构考虑因素(例如晶粒尺寸或层状群的体积分数)之外,还评估了改善 HCF 的 γ -TiAl 微观结构的因素。最后,调查了实验方法和加载策略,以确定改进 γ - TiAl 合金 HCF 测试的技术。在此,我们既考虑了不同方法的保守性,也考虑了以合适的分辨率测量层状 γ -TiAl 微观结构在 HCF 下的局部力学行为的可能性。
摘要 回顾了 γ -TiAl 合金的高周疲劳 (HCF) 性能,特别是关于近阈值循环载荷范围内的变形机制。通过检查层状取向和厚度对 HCF 阈值的影响,除了更传统的微观结构考虑因素(例如晶粒尺寸或层状群的体积分数)之外,还评估了改善 HCF 的 γ -TiAl 微观结构的因素。最后,调查了实验方法和加载策略,以确定改进 γ - TiAl 合金 HCF 测试的技术。在此,我们考虑了不同方法的保守性,以及以合适的分辨率测量层状 γ -TiAl 微观结构在 HCF 下的局部机械行为的可能性。
主要因为其优异的耐腐蚀性能而广泛应用于工业领域[1–5]。304 不锈钢是一种奥氏体钢,广泛用于化工厂管道和许多其他可能承受循环载荷的应用。疲劳寿命和裂纹起始位置的预测是工厂结构设计的重要方面。疲劳失效通常是由小于晶粒尺寸的微裂纹的产生引起的,然后微缺陷生长并融合为主要裂纹,接着是主要宏观裂纹的稳定扩展,最后是结构不稳定或完全断裂[6]。奥氏体不锈钢因其优异的力学性能而被广泛用作反应堆冷却剂管道、阀体和容器内部构件的核结构材料[7]。
一个部件只有按照要求的可靠性设计时才会可靠。基于可靠性的机械设计使用可靠性将部件的所有设计参数联系在一起,形成机械设计的极限状态函数。这种设计方法使用可靠性代替安全系数作为部件安全状态的量度。这种方法的目标是设计一个具有所需可靠性的机械部件,同时定量地指示部件的故障百分比。基于可靠性的机械设计由两本独立的书组成:第 1 卷:静态载荷下的部件,以及第 2 卷:循环载荷下的部件和具有所需可靠性的尺寸设计。本书首先简要讨论了工程设计过程和基本原理