【摘 要】
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普遍认为，壁湍流中的猝发现象是产生湍流脉动和雷诺应力的主要机制。近壁流体条带的缓慢抬升、振荡和突然破碎产生了强烈的速度脉动，对其机理的认识离不开对近壁区马蹄涡结构演化过程的观察和分析。目前虽已有大量的实验和直接数值模拟研究，但对近壁湍流的结构和动力学尚未形成所有细节上的共识，特别是对马蹄涡头部突然加速和破碎的机理还没有很好的理解。本文尝试根据一种粘性剪切流背景中涡丝动力学的简化卡通模型，通过对马蹄
【机 构】
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湍流与复杂系统国家重点实验室,北京大学工学院力学与工程科学系,北京100871
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普遍认为，壁湍流中的猝发现象是产生湍流脉动和雷诺应力的主要机制。近壁流体条带的缓慢抬升、振荡和突然破碎产生了强烈的速度脉动，对其机理的认识离不开对近壁区马蹄涡结构演化过程的观察和分析。目前虽已有大量的实验和直接数值模拟研究，但对近壁湍流的结构和动力学尚未形成所有细节上的共识，特别是对马蹄涡头部突然加速和破碎的机理还没有很好的理解。本文尝试根据一种粘性剪切流背景中涡丝动力学的简化卡通模型，通过对马蹄涡头部速度随时间演化的分析，对猝发现象的成因进行粗浅的解释。
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工程中的很多关键部件往往承受高频低应力幅交变循环载荷的作用，其理论服役寿命通常在107～1010之间，因而对材料的疲劳寿命提出了很高的要求。目前，材料的超高周疲劳寿命预测理论模型较少，本文旨在总结现有的超高周疲劳寿命预测模型(基于应力水平和缺陷尺寸的预测模型以及基于内部裂纹萌生寿命与裂纹扩展寿命的预测模型)的基础上，通过引入频率修正系数Φ提出了不同试验频率(95HZ及20KHZ)下GCr15钢的超
利用传统疲劳试验方法(90Hz)和超声疲劳试验方法(20kHz)对ADI(Austempered ductile iron)材料的超高周疲劳性能进行了研究。试验结果表明,ADI材料的超高周疲劳破坏模式有两类,一类是发生在低寿命、高应力区域的表面疲劳裂纹萌生；另一类是发生在高寿命、低应力区域的内部疲劳裂纹萌生。另外,在高寿命的疲劳试样中还发现了GBF区域的存在。通过断裂力学理论分析得到,加载频率对A
本文以高强钢GCr15为例,通过不同的热处理工艺得到拉伸强度分别为2214 MPa和1588 MPa的试样,研究加载频率对超高周疲劳行为的影响.通过旋转弯曲疲劳试验机、高频疲劳试验机和超声疲劳试验机分别对试样施加52.5 Hz、130 Hz和20 kHz的加载频率.两种试样在三种加载频率下的S-N曲线呈现出不同的频率效应.对于1588 MPa试样,20 kHz下的疲劳强度和寿命明显高于52.5 H
为了评估气体渗氮对实际车轴疲劳性能的影响，对经气体渗氮处理的中碳车轴钢小试样进行了轴向加载疲劳试验。结果 表明，与为处理试样相比，去除氧化层及去除氮化物层的渗氮试样疲劳强度逐级提高。未处理试样和去除氧化层的渗氮试样发生表面破坏，去除氮化物层的渗氮试样发生内部夹杂破坏。分析阐明了渗氮处理的材料表面层对疲劳性能的影响。另外，通过与中碳车轴钢渗氮小试样旋转弯曲疲劳试验结果的比较与分析表明，小试样轴向加载
裂纹尖端场的塑性行为在循环载荷作用下的演化规律与材料的疲劳行为密切相关。本文借助Bilby、Cottrell和Swinden的BCS模型，运用位错密度动力学(DDFD)方法，在细观尺度对晶体材料的疲劳裂纹尖端场进行准静态的二维位错密度模拟。在BCS模型和位错密度动力学方法中，视位错分布为细观点上的连续函数，称之为位错密度函数，根据位错滑移的Peierls-Nabarro力的不同来设置裂纹。所谓准静
Ti6Al7Nb合金作为一种新型的植入材料,在临床上已得到了推广应用,其在人体内长期服役情况下的疲劳行为值得关注.本文采用超声加速振动疲劳实验结合扫描电子显微镜微观观察,研究了植入用Ti6Al7Nb合金在空气和模拟体液环境下的高周疲劳行为.结果 显示,Ti6Al7Nb合金不存在传统意义上的疲劳极限,其疲劳强度随着循环周次的增大而减小.Ti6Al7Nb合金在模拟体液环境中的疲劳性能远低于空气环境中,
钛合金作为一种性能优异的工程材料被广泛应用于航空航天和医学等领域。最近的一些研究表明钛合金在超高周疲劳阶段下表现出明显区别于低周或高周情况下的微结构转变特征；对这种特征的深入研究有助于探明钛合金在超高周疲劳阶段的裂纹萌生机理。本文针对一种钛合金材料(Ti-6Al-4V)经超高周疲劳测试后的试样断口进行了系统的观察。光学显微镜和扫描电子显微镜的观察结果展示出试样断口及裂纹萌生区的形貌特征。透射电子显
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目前在建模蠕变/疲劳交互寿命时多是将疲劳和蠕变损伤分开处理，由此导致建模过程复杂、模型参数过多，因此，针对应变控制模式下的蠕变/疲劳交互寿命预测，本文基于对walker等效应变的改进，发展了一种简单实用的寿命预测模型。该模型能够对疲劳损伤以及不同类型的蠕变损伤进行统一表征，进而可同时用于建模不同类型的蠕变/疲劳交互寿命。对5种镍基高温合金的蠕变/疲劳寿命预测结果显示：新模型能够获得不亚于SRP法的
超声疲劳试验技术是研究高强金属材料超高周疲劳性能最有效的手段.本文给出了几种常用形状疲劳试样的超声疲劳试验方法，研究了超声疲劳试样的形状、尺寸、试样表面光洁度等因素对试验结果的影响，并给出了超声疲劳试样实际尺寸与设计尺寸值存在偏差时的修正公式.研究结果发现：1.不同形状和尺寸的超声疲劳试样试验结果存在差异，差异的原因在于试样的控制体积不同，即试样最大应力的100％～90％的体积区域不同.2.超声疲