量化疲劳裂纹扩展对于断裂关键工程部件和结构的损伤容限评估非常重要。疲劳裂纹扩展表征历史上的第一个重大事件是使用应力强度因子范围 D K 来关联疲劳裂纹扩展速率,由 Paris 等人 1 基于三项独立研究得出。Rice 2 在连续力学框架内进一步合理化了这种方法,认为疲劳裂纹扩展速率数据可能与应力强度因子范围相关。此后,人们普遍认为,在小规模屈服 (SSY) 条件下的大多数工程应用中,使用弹性应力强度因子范围 D K 就足够了,尽管大约在同一时间人们也认识到了载荷比 R 的作用, 3
Elber 在 70 年代早期发现疲劳裂纹可以在拉伸载荷下闭合,并假设疲劳裂纹扩展 (FCG) 将由 D K eff = K max � K op 控制,其中 K max 和 K op 分别是应力强度因子的最大值和开口值。该假设可以合理化在使用载荷下观察到的许多瞬态效应,但它无法解释许多其他效应,如在高 R = K min / K max 下过载后 FCG 的延迟或停止,当 K min > K op 时;在高度可变的 D K eff 下以恒定速率进行的 FCG;在给定 R 下停止的裂纹可以在较低的 R 下重新启动生长而不改变其 D K eff;或 FCG 在惰性环境中对 R 不敏感。尽管如此,基于 D K eff 思想的带材屈服模型 (SYM) 比基于任何其他原理的替代模型更常用于 FCG 寿命预测。为了验证 SYM 是否确实本质上更好,它们的力学原理用于预测 FCG 速率,这既基于 Elber 的想法,也基于另一种观点,即 FCG 是由于裂纹尖端前方的损伤积累造成的,这不需要 D K eff 假设或任意数据拟合参数。尽管基于相互冲突的原理,但这两种模型都可以很好地再现准恒定 D K 载荷下获得的 FCG 数据,这是一个有点令人惊讶的结果,值得仔细分析。� 2017 Elsevier Ltd. 保留所有权利。
摘要 金属梁广泛用于汽车行业和机械部件。它们的一些应用包括内燃机的连杆、轴、车轴和齿轮、桥梁结构构件以及机器部件。它们中的大多数在其使用寿命内都会经历各种负载条件,这些负载条件可能会引发裂纹并导致裂纹扩展。这些力可能是拉伸、压缩、内部压力、弯曲或所有这些力的任何组合。裂纹扩展的监测和建模对于机器和结构的稳定性和安全性是必不可少的。基于有限元的二维裂纹扩展模拟器软件 Ansys14.0 用于二维梁中的扩展。在铝梁上进行四点弯曲试验实验并观察裂纹扩展行为。比较了这两个观察结果,即来自 Ansys 和实验的结果。在这项研究中,我们尝试使用指数模型在单边缺口 (SEN) 裂纹梁中开发一种故障预测方法。将预测结果与实验裂纹扩展数据进行了比较。观察结果表明,模型得到的结果与实验数据高度一致。关键词:- SEN
凹痕对 2024-T3 铝裸板疲劳寿命和疲劳裂纹扩展的影响 我已经检查了这篇论文的最终稿的形式和内容,并建议将其接受为获得机械工程专业理学硕士学位要求的部分条件。
在室温下研究了局部微观结构对多晶 René 88DT * 高温合金样品疲劳裂纹萌生和扩展的影响。在新型共振微弯曲疲劳装置中对微型样品进行了反向循环弯曲疲劳测试。通过取向映射、扫描电子显微镜和共聚焦显微镜对表面微观结构进行同时分析,可以直接对与滑移和滑移带形成、微裂纹萌生和短裂纹扩展相关的特定微观结构位置进行实验测量。观察到的潜在机制是:在具有最高分辨剪切应力的 {111} 平面上滑移,随后在定向为高剪切并经历弹性不相容的大晶粒中优先沿孪晶边界(但不在孪晶边界)萌生微裂纹,并在相邻晶粒中具有高分辨率剪切应力的 {111} 平面上裂纹连续扩展。对许多短的非扩展裂纹的分析表明裂纹在高角度晶界处停止。
在线性和非线性工程材料中 [ 1 , 2 ]。例如,在复合材料中,弥散损伤之后是损伤局部化和裂纹形成,最终导致断裂。在准脆性材料或受到循环载荷的金属中,裂纹形成和扩展在损伤开始后迅速发生。初始或诱导各向异性在材料损伤中普遍存在,对建模和模拟提出了挑战,正如许多现有的各向异性损伤复杂公式所示 [ 3 ]。相比之下,文献中很少发现连续损伤方法对金属单晶的应用,这可能是由于特定的各向异性变形和损伤机制。[ 4 ] 解决了单晶镍基高温合金的蠕变损伤,而 [ 5 ] 中的作者提出了一个与晶体粘塑性耦合的各向异性损伤模型框架。[ 6 ] 使用粘结区模型模拟单晶裂纹沿预定义路径扩展
1 Aura Vector Consulting,3041 Turnbull Bay Road,New Smyrna Beach,FL 32168 2 Toyota Technical Center,8777 Platt Road,Saline,MI 48176 摘要 本研究涉及对 Cessna T-303 Crusader 双引擎飞机垂直尾翼疲劳裂纹扩展的飞行中监测。在实验室中对带凹槽的 7075-T6 铝制飞机槽梁支撑结构进行了周期性测试。在这些疲劳测试期间采集了声发射 (AE) 数据,随后将其分为三种故障机制:疲劳开裂、塑性变形和摩擦噪声。然后使用这些数据来训练 Kohonen 自组织映射 (SOM) 神经网络。此时,在 T-303 飞机垂直尾翼的肋骨之间安装了类似的槽梁支撑结构作为冗余结构构件。随后从初始滑行和起飞到最终进近和着陆收集 AE 数据。然后使用实验室训练的 SOM 神经网络将飞行测试期间记录的 AE 数据分类为上述三种机制。由此确定塑性变形发生在所有飞行区域,但在滑行操作期间最为普遍,疲劳裂纹扩展活动主要发生在飞行操作期间 - 特别是在滚转和荷兰滚机动期间 - 而机械摩擦噪声主要发生在飞行期间,在滑行期间很少发生。SOM 对故障机制分类的成功表明,用于老化飞机的原型飞行结构健康监测系统在捕获疲劳裂纹扩展数据方面非常成功。设想在老化飞机中应用此类结构健康监测系统可以警告即将发生的故障,并在需要时而不是按照保守计算的间隔更换零件。因此,继续进行这项研究最终将有助于最大限度地降低维护成本并延长老化飞机的使用寿命。关键词:老化飞机,飞行中疲劳裂纹监测,Kohonen自组织映射,神经网络,结构健康监测 简介 飞机疲劳开裂 如今,飞机的使用寿命通常比汽车更长。这是由于许多因素造成的,包括飞机的成本、政府法规以及故障的严重后果。由于飞机的使用寿命预期如此之长,因此引发了许多问题。问题的主要来源,也是本研究的主题,可能是疲劳裂纹的存在和增长。修复疲劳裂纹造成的损坏的能力一直不是问题,但疲劳裂纹增长的检测和监测已被证明是一个真正的挑战。疲劳开裂是由于低于正常延展性金属的屈服强度的循环载荷导致的脆性断裂。裂纹尖端的高度集中应力导致在裂纹前方形成心形塑性变形区。该塑性区应变随着循环载荷而硬化,当金属的延展性耗尽时会断裂
1 Aura Vector Consulting,3041 Turnbull Bay Road,New Smyrna Beach,FL 32168 2 Toyota Technical Center,8777 Platt Road,Saline,MI 48176 摘要 本研究涉及对 Cessna T-303 Crusader 双引擎飞机垂直尾翼疲劳裂纹扩展的飞行中监测。在实验室中对带凹槽的 7075-T6 铝制飞机槽梁支撑结构进行了周期性测试。在这些疲劳测试期间采集了声发射 (AE) 数据,随后将其分为三种故障机制:疲劳开裂、塑性变形和摩擦噪声。然后使用这些数据来训练 Kohonen 自组织映射 (SOM) 神经网络。此时,在 T-303 飞机垂直尾翼的肋骨之间安装了类似的槽梁支撑结构作为冗余结构构件。随后从初始滑行和起飞到最终进近和着陆收集 AE 数据。然后使用实验室训练的 SOM 神经网络将飞行测试期间记录的 AE 数据分类为上述三种机制。由此确定塑性变形发生在所有飞行区域,但在滑行操作期间最为普遍,疲劳裂纹扩展活动主要发生在飞行操作期间 - 特别是在滚转和荷兰滚机动期间 - 而机械摩擦噪声主要发生在飞行期间,在滑行期间很少发生。SOM 对故障机制分类的成功表明,用于老化飞机的原型飞行结构健康监测系统在捕获疲劳裂纹扩展数据方面非常成功。可以设想,在老化飞机中应用此类结构健康监测系统可以警告即将发生的故障,并在需要时而不是按照保守计算的间隔更换零件。因此,继续进行这项研究最终将有助于最大限度地降低维护成本并延长老化飞机的使用寿命。关键词:老化飞机,飞行中疲劳裂纹监测,Kohonen自组织映射,神经网络,结构健康监测 简介 飞机疲劳开裂 如今,飞机的使用寿命通常比汽车更长。这是由于许多因素造成的,包括飞机的成本、政府法规以及故障的严重后果。由于飞机的使用寿命预期如此之长,因此引发了许多问题。问题的主要根源可能是疲劳裂纹的存在和增长,这也是本研究的主题。修复疲劳裂纹造成的损坏的能力一直不是问题,但疲劳裂纹增长的检测和监测已被证明是一个真正的挑战。疲劳开裂是由于低于正常延展性金属的屈服强度的循环载荷导致的脆性断裂。裂纹尖端的高度集中应力导致在裂纹前方形成心形塑性变形区。该塑性区应变随着循环载荷而硬化,当金属的延展性耗尽时会断裂
摘要 加工技术的最新进展使得通过微观结构定制可以制造出具有优异疲劳性能的新型金属材料。鉴于这些有希望的发展,越来越需要在最先进的实验表征和基于物理的理论基础之间建立协同作用。因此,在进一步制定针对循环损伤的新设计指南之前,重新审视现有的预测文献是及时的要求。为此,本文概述了疲劳裂纹扩展机制的主要机械和分析理论。重点是根据基本原理对所提出的建模工作进行分类。在此过程中,根据最新的实验结果仔细检查了其贡献和局限性。目的是为当代工程师和研究人员提供一个视角。这种简洁而关键的叙述将从根本上帮助制定更先进的微观结构 - 损伤关系。最后添加了评论,概述了未来研究的有希望的途径。
芯片裂纹失效机制的质量和可靠性问题需要在供应链的每个步骤中得到解决,从晶圆供应商、半导体制造、封装组装、一级制造商组装到最终客户应用。找到芯片裂纹的关键因素对于根本原因调查至关重要,从而可以实施准确的纠正措施。可以采用的各种分析方法有很多,从标准 FA 技术(主要是 SAM 和断口分析)到先进技术,如热莫尔分析或有限元模拟。应用级分析、问题解决和持续改进方法也是解决此类问题的关键成功因素:故障树分析和石川图将实现完整的流程评估,包括封装和芯片完整性、装配流程、表面贴装技术 (SMT) 流程以及最终客户应用的应力条件。本文首先介绍了不同的、互补的 FA 技术,然后介绍了三个案例研究,这些案例研究说明了根据故障时间确定此类模具裂纹原因的难度。© 2015 Elsevier Ltd. 保留所有权利。