在实际工程领域中,零件的疲劳破坏给工程界带来了难以计量的损失。所谓疲劳,是指零件在承受远低于其屈服极限的循环载荷时突然失效的情况。疲劳问题一直受到广泛关注,关键距离法(TCD算法)最初由Taylor等人提出,该理论将试件缺口附近区域某点,线上的应力特征值作为疲劳失效判断准则。拟选用疲劳试验机对45#钢缺口试样在四种应力级下进行疲劳试验,对45#钢缺口试样的疲劳性能进行了试验研究。同时运用了传统TCD算法以及改进TCD算法对45#钢缺口试样的疲劳寿命进行了预测,与实验结果进行比较,改进的TCD算法相对于传统TCD算法获得的预测结果更令人满意。从而为工程上缺口构件的疲劳寿命预测提供了理论计算方法。

基于一起软管泄漏故障,以金属软管为研究对象,通过对故障件断口进行宏观和微观检验、组织及成分分析,完成了故障机理分析,明确了故障发生原因。结果表明:泄漏原因为金属波纹管开裂,裂纹位于焊缝融合线附近的热影响区,波纹管开裂失效原因为疲劳损伤累积导致的结构强度退化,失效模式为弯曲疲劳开裂,断面未见材料缺陷及主成分异常。根据故障原因和失效分析结果,提出了高压金属软管的抗疲劳及可靠性优化措施。文中对高压金属软管开裂的故障分析过程及提出的优化措施,为类似故障的分析和预防以及可靠性提升提供了参考依据。

通过高周疲劳试验机,采用升降疲劳试验法,开展了室温及高温(150℃)环境下,UNS32100不锈钢管路焊缝接头疲劳性能的试验测试。得到了应力比R在-1、0.1、0.5等不同载荷条件下焊缝接头的疲劳寿命极限。基于非线性模型及最小二乘法,推导得到了不同载荷条件下的S-N曲线方程,并同步给出了其相对应的S-N曲线图。最后,进行了焊缝疲劳断口形貌的观察和分析。对UNS32100不锈钢管焊缝接头连接疲劳性能的试验研究及获得的疲劳寿命曲线,为航空发动机外部管路的疲劳设计与分析提供了数据支撑,具有重要的工程实际意义。