【摘 要】
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大型复杂构件在航空航天,高铁和汽车等领域广泛应用,因此需要实现大范围的应力/应变和裂纹缺陷的检测,对保障人员和设备的安全具有重要意义。尤其是对于复杂的结构,局部应力集中引起的疲劳失效,理论计算与实际结果具有较大的误差,疲劳裂纹扩展无法完全准确预测。传统检测技术,例如射线成像、超声检测、磁粉检测以及涡流检测等,很难实现大范围在线实时可视化的疲劳裂纹监测。
【机 构】
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天津大学 化工学院,天津 300350 香港科技大学 化学系,香港
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大型复杂构件在航空航天,高铁和汽车等领域广泛应用,因此需要实现大范围的应力/应变和裂纹缺陷的检测,对保障人员和设备的安全具有重要意义。尤其是对于复杂的结构,局部应力集中引起的疲劳失效,理论计算与实际结果具有较大的误差,疲劳裂纹扩展无法完全准确预测。传统检测技术,例如射线成像、超声检测、磁粉检测以及涡流检测等,很难实现大范围在线实时可视化的疲劳裂纹监测。
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振动疲劳失效是指激振力的频率与零件的自振频率相耦合是,产生共振导致的失效,是航空发动机叶片常见的一类失效模式。镍基单晶高温合金是先进航空发动机涡轮叶片首选材料,特定载荷下,不同材料对缺口应力集中下的敏感程度也不一样,目前单晶高温合金涡轮叶片一般都采用空腔带气膜孔等复杂结构,结构带来的应力集中对叶片在振动交变载荷下的失效影响显著。
由于残余应力的广泛存在及其对机械零部件疲劳寿命的重大影响,残余应力准确、便捷的表征方法已受到广泛的重视。经过热处理或机加工的零件表面变质层中残余应力呈梯度分布。已有基于压痕法的残余应力表征方法假设残余应力沿深度方向均匀分布,这与大多数工程实际问题是不相符的。本文考虑沿深度方向梯度分布的等双轴残余应力,基于量纲分析和有限元数值分析,建立残余应力的微米压痕表征方法,并对表征方法进行实验验证。
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