关于inconel718合金o形环疲劳行为研究

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1、Inconel718合金“O”形环疲劳行为研究蔡力勋1，叶裕明1，左国2(1西南交通大学应用力学与工程系成都610031)(2中国核动力院成都610041)摘要基于Inconel718合金“O”形环不同方式的循环加载，研究了峰值载荷、幅值载荷、峰值位移、卸载谷值载荷对Inconel718合金“O”形环疲劳行为的影响，研究了Inconel718合金“O”形环的循环松弛现象，并基于有限元分析及局部损伤原理，给出了等效S~N疲劳寿命曲线。还通过微观分析，研究了疲劳试样的金相显微组织以及SEM断口形貌特征。结果表明，反应堆应

2、力压力容器密封可靠性不仅与“O”形密封环回弹量有关，因密封元件在局部存在很大塑性变形，因应压力容器内部的温度、压力波动而伴生的疲劳损伤会降低压力容器的密封可靠性，故须引起工程界重视。1．试验条件试样材料为Inconel718合金管材，试样管件的长度为10mm，外径为12.8mm，壁厚为1.28mm。疲劳试验机为MTS809(25kN)。疲劳加载频率为4Hz。2．疲劳破坏失效标准对于载荷控制下的疲劳试验，试验表明从压缩位移显著增大到试样压溃需要的循环次数较少，所以以试样压溃时的循环次数作为疲劳破坏寿命。对于位移-载荷交

3、互控制下的疲劳试验，试验表明从峰值线载荷下降到试样完全开裂需要的循环次数较多，所以将峰值线载荷下降30％对应的循环次数作为疲劳破坏寿命。3．疲劳的响应行为在不同温度、不同加载控制方式（载荷、位移）下，完成了一系列低周疲劳试验；试验表明，在载荷控制方式下，位移响应的演化特性表现为循环蠕变，试样破坏形式为压溃断裂；疲劳寿命不受峰值载荷单一参量控制，而相同幅值线载荷下的疲劳寿命接近，因而幅值线载荷对试样疲劳寿命的影响具有单调特性，而峰值线载荷对疲劳寿命的影响无独立性，因此幅值线载荷是制约疲劳寿命的独立参量；在位移循环加载下

4、，载荷响应的演化特性表现为应力松弛，幅值压缩比是控制疲劳寿命的独立参量，试样在上下接触处断裂破坏，试样的截面形状变化不显著，其破坏方式不同于载荷控制的破坏方式。4．管件试样的低周疲劳寿命估算结合弹塑性有限元的接触算法，分析了受侧压的Inconel718合金管件试样在疲劳断裂断面的弹塑性应力、应变的响应，进而研究了压缩比波动对试样危险局部应力应变的影响，给出了局部应变相关的疲劳寿命寿命估算公式。5．断口微观分析对O形环疲劳试样的横截面和疲劳断口分别进行了金相显微分析和扫描电镜分析，揭示了位移控制下O形环疲劳试样的断裂为

5、穿晶断裂，并伴有大量孪晶变形形貌；观察到疲劳断口处有序排列的裂纹萌生区(以解理、剪切滑移为主)、裂纹扩展区(以疲劳辉纹为主)和瞬断区；试样断口在整体上疲劳辉纹的分布是不连续的，但在某个晶粒的局部疲劳辉纹是连续、规则分布的，并伴随有较多的二次裂纹出现；对断口表面的部分夹杂物进行了能谱分析后发现杂质的产生主要由线切割附带、表面氧化、离子析出等三种方式造成。高围压下冻结粘土的力学特性试验研究常小晓马巍王大雁(中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室兰州)本文以取自华东某地的深部粘土为研究对象，以试验粘土在未

6、冻结状态和温度为-5、-10、-15、-20oC下的单轴压缩和三轴压缩试验。通过试验我们分别讨论了以下几个问题。①应力-应变曲线：分析了高围压下冻结粘土的应力～应变行为与无侧限的单轴压缩条件下应力～应变行为的异同，对于未冻粘土来说，单轴应力～应变行为和三轴应力～应变行为都属弱硬化型曲线类型；对于冻结粘土来说，单轴压缩行为属弱软化型，随着温度的降低，达到发生应变软化时所对应的应力值逐渐增大，但对于三轴压缩行为，随着试样温度的降低，其应力～应变曲线逐渐由弱硬化型向强硬化型转化。这是由于围压的作用改变了土颗粒之间的排列，同

7、时也影响了颗粒间冰的胶结强度所致。图1单轴压缩应力-应变曲线与三轴压缩应力-应变曲线比较②围压对强度的作用：我们以围压为8、11、14MPa时来讨论了高围压下围压和温度对冻结粘土强度的作用，通过分析可知，高围压状况下围压对冻土的应力～应变行为及影响不大。如果取应变为20％时所对应的偏应力为此试验条件下冻土的强度，通过表1可发现，高围压状态下冻土的强度不受围压变化的影响。表1：不同冻结温度下三轴压缩试验的强度温度（℃）围压（MPa）81114融土1.121.261.05-53.583.433.36-104.654.43

8、4.61-155.925.835.70-208.198.007.92③温度对强度的作用：对于冻结粘土来说，温度的作用是不可忽视的。温度的高低，不仅决定着冻土的形成与融化，而且决定着冻结状态下冻土的力学性质。通过分析得出不管是单轴压缩试验还是三轴压缩试验，随着温度的降低，冻土的强度都会线性增加（见图2.3），为此，我们可将这一关系用一线性方程来表