钛合金在500~600℃的高温下具有高强度,可用于飞机的结构件、紧固件和发动机部件,此外还用于汽车发动机部件和/或排气系统,根据其使用情况,需要具有强度、疲劳强度、断裂韧性、抗蠕变性和抗氧化性等各种性能。钛合金的微观结构、织构、化学成分等对疲劳性能的影响主要在飞机领域进行研究,通过引入故障安全和损伤容限设计,提高了可靠性。1-3) 最近,正在进行如下所述的停留疲劳研究以及利用集成计算材料工程(ICME)来一致预测其疲劳寿命的研究和开发。4)日本除了飞机之外,还开发了汽车、消费品(例如高尔夫球杆头)和医疗设备的应用。因此,除了对钛合金的疲劳、裂纹扩展和断裂韧性的基础研究外,5,6)还进行了大量与各自用途所需的性能相关的研究。
在500–600°C下具有优异比强度的轻质高强度钛合金不仅用于飞机的结构构件、紧固件和发动机部件,还用于汽车发动机部件和/或排气系统,根据其使用情况,需要具有强度、疲劳强度、断裂韧性、抗蠕变和抗氧化等各种性能。主要在飞机领域研究了微观结构、织构、化学成分等对钛合金疲劳性能的影响,通过引入故障安全和损伤容限设计,提高了可靠性。1–3) 最近,正在进行如下所述的停留疲劳研究和利用集成计算材料工程(ICME)一致预测其疲劳寿命的研究和开发。4) 在日本,除了飞机之外,还开发了汽车、消费品(例如高尔夫球杆头)和医疗设备的应用。因此,除了对钛合金的疲劳、裂纹扩展和断裂韧性的基础研究之外,5、6)还进行了大量针对各自用途所需性能的研究。
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* 通讯地址:Chola Elangeswaran,鲁汶天主教大学,机械工程系,Celestijnenlaan 300, 3001 Leuven,比利时。电子邮箱:chola.elangeswaran@kuleuven.be 网址:www.set.kuleuven.be/am
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Treball realitzat per: Pablo Ángel Plou Nogueira Dirigit per: Climent Molins i Borrell Alexis Campos Hortigüela Màster en: Enginyeria de Camins, Canals i Ports Barcelona, 23 de juny de 2016 Departament d’Enginyeria Civil i Ambiental
致谢 iv 概要 v 目录 viii 表格列表 xi 图表列表 xiii 名词术语 xvi 引言 1 2. 文献综述 5 2.1 抗疲劳设计 5 2.2 应变控制疲劳试验程序 7 2.2.1 历史和理论 7 2.2.2 带钢的应变控制疲劳 14 2.3 制造变量对疲劳性能的影响 15 2.3.1 成分 15 2.3.2 取样位置 17 2.3.3 带钢厚度 17 2.3.4 疲劳性能的各向异性 18 2.3.5 总结及在实验项目中的应用 18 2.4 一般材料性能与疲劳性能之间的关系疲劳性能 19 2.4.1 硬度和抗拉强度性能之间的关系。 19 2.4.2 循环应力-应变性能与抗拉强度性能和硬度之间的关系 20 2.4.3 循环应变-寿命性能与单调抗拉性能和硬度之间的关系 24 2.4.4 微观结构的影响 39 2.5 结论 39 3. 实验设计、材料、技术和结果 41 3.1 实验设计 41 3.1.1 多种钢材的疲劳性能表征 41 3.1.2 制造变量对疲劳响应的影响 42 3.1.3 钢材性能对疲劳响应的影响 45 3.2 材料; 45 3.2.1 钢材的来源和取样 45 3.2.2 钢材的描述 46 3.3 疲劳试验 49 3.3.1 方法 49 3.3.2 结果 53 3.3 微观结构和硬度 55 3.4.1 方法 55 3.4.2
