基于能量耗散镁合金非均质接头微区疲劳裂纹扩展机制及多尺度分析与表征
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:51505322
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:20.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:E0508.成形制造
- 结题年份:2018
- 批准年份:2015
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2016-01-01 至2018-12-31
- 项目参与者:李永莲; 张鹏; 董鹏; 贺秀丽; 张婷婷; 张昭晗; 许泽清;
- 关键词:
项目摘要
Magnesium alloys have broad application prospects in “the land, the sea, the air and the aerospace fields”, with the advantages of light-weight, high-strength and easy recovery. But their characteristics of low melting point and fast heat conduction make the heterogeneity characteristics of the joint more obvious, and lead to complicated deformation behavior, which limits the safe use of magnesium alloy components. This project studies the fatigue crack propagation mechanism of magnesium alloy welded joint with heterogeneous organization, and multi-scale analysis and characterization. In the project, the deformation behavior of the crack tip in welded joint micro heterogeneity (grain size, grain boundarycond phase particles, dislocation/twin, etc.) area will be investigated, and the cumulative damage and energy evolution process will be modeled. Based on the micro/nano mechanics method, it measures the micro zone mechanical properties evolution regularity of the crack tip, and explores the characterization of the fatigue crack propagation mechanism and the energy dissipation law. Meanwhile, it discusses the effect of defects (porosity, inclusions, etc.) on the fatigue crack tip deformation behavior and the energy dissipation evolution law. The multi-scale fatigue crack growth behavior and the residual life assessment method will be studied. Research results will enrich the fatigue fracture theory of magnesium alloy components, and have large scientific significance and application value for the reliability analysis of their use.
镁合金具有轻质、高强、可循环再生等优点,在“陆、海、空、天”等领域有着广泛的应用前景。但因其熔点低、导热快等特点,使其焊接接头的非均质特征更加明显,加载时的断裂行为更加复杂,限制了镁合金构件的安全使用。本项目提出利用能量耗散理论,研究镁合金焊接接头非均质组织的疲劳裂纹扩展机制及多尺度分析与表征。分析裂纹尖端在焊接接头非均质微区(晶粒尺寸、晶界/第二相粒子、位错/孪晶等)的变形行为,建立疲劳裂纹尖端微区累积损伤与能量演化模型。采用微/纳力学方法,测试疲劳裂纹尖端的微区力学性能演变规律,探索疲劳裂纹扩展机制及能量耗散规律的表征。同时探讨缺陷(气孔、夹杂等)对疲劳裂纹尖端变形行为及能量耗散演变规律的影响。探索多尺度下的疲劳裂纹扩展行为及剩余寿命评定方法。研究成果将丰富镁合金构件的疲劳断裂理论,对构件的使用可靠性能评价具有较大科学意义和应用价值。
结项摘要
镁合金具有熔点低、导热快等物理特性,其焊接后接头的非均质特征更加明显,导致其承载后的断裂行为更加复杂,使镁合金构件的安全使用受到了限制。本项目利用能量耗散理论,研究了镁合金焊接接头非均质组织的疲劳裂纹萌生与扩展机制;并对镁合金及其焊接接头进行了疲劳寿命评定。项目对镁合金焊接接头在承受循环载荷作用下的变形了进行测试分析,建立了循环变形曲线与变形及断裂过程的本构关系;探讨了疲劳裂纹扩展过程中的能量耗散机制,探索裂纹萌生、扩展过程中的能量演变与不可逆损伤的关系,建立了温度、声能演变速率与尖端应力强度因子之间的联系;基于镁合金焊接接头的非均质特性,对微裂纹萌生、扩展、断裂失效过程中的能量耗散进行分析,建立微观与宏观裂纹尖端变形、能量耗散之间的关系,对镁合金疲劳裂纹扩展变形机制进行多尺度分析与表征;基于循环载荷下的变形非均质特性,利用循环载荷下的变形、能量耗散量、微观组织演变等特征参数,对镁合金及其焊接接头疲劳裂纹萌生与扩展寿命进行了评定。研究成果将丰富镁合金构件的疲劳断裂理论,对构件的使用可靠性能评价具有较大科学意义和应用价值。
项目成果
期刊论文数量(10)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(7)
Improved properties of friction stir-welded AZ31 magnesium alloy by post-weld heat treatment
焊后热处理改善搅拌摩擦焊AZ31镁合金性能
- DOI:10.1080/02670836.2016.1243356
- 发表时间:2017-05
- 期刊:Materials Science and Technology
- 影响因子:1.8
- 作者:Wang G.;Yan Z.;Zhang H.;Zhang X.;Liu F.;Wang X.;Su Y.
- 通讯作者:Su Y.
AZ31B镁合金在高周疲劳过程中的加工硬化/软化行为及温度变化
- DOI:--
- 发表时间:2018
- 期刊:机械工程材料
- 影响因子:--
- 作者:刘斐;闫志峰;贺秀丽;王凤兰;王钟楠;李程浩;李永莲
- 通讯作者:李永莲
Ratcheting Strain and Microstructure Evolution of AZ31B Magnesium Alloy under a Tensile-Tensile Cyclic Loading.
AZ31B镁合金拉伸-拉伸循环加载下的棘轮应变和显微组织演化
- DOI:10.3390/ma11040513
- 发表时间:2018-03-28
- 期刊:Materials (Basel, Switzerland)
- 影响因子:--
- 作者:Yan Z;Wang D;Wang W;Zhou J;He X;Dong P;Zhang H;Sun L
- 通讯作者:Sun L
Three-point-bending fatigue behavior of AZ31B magnesium alloy based on infrared thermography technology
基于红外热成像技术的AZ31B镁合金三点弯曲疲劳行为
- DOI:10.1016/j.ijfatigue.2016.10.013
- 发表时间:2017-02
- 期刊:International Journal of Fatigue
- 影响因子:6
- 作者:Zeqing Xu;Hongxia Zhang;Zhifeng Yan;Fei Liu;Peter. K. Liaw;Wenxian Wang
- 通讯作者:Wenxian Wang
Fatigue fracture behaviour and thermographic analysis of friction stir-welded AZ31
AZ31搅拌摩擦焊疲劳断裂行为及热像分析
- DOI:10.1080/02670836.2016.1226007
- 发表时间:2017-03
- 期刊:Materials Science and Technology
- 影响因子:1.8
- 作者:Zhang X.;Zhang H.;Yan Z.;Wang G.;Liu F.;Wang W.
- 通讯作者:Wang W.
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其他文献
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- 作者:闫志峰;王文先;张红霞;裴飞飞
- 通讯作者:裴飞飞
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