高强钢超高周疲劳裂纹萌生微观机制的实验研究与建模分析

本项目围绕材料超高周疲劳裂纹萌生和初始扩展涉及的3个关键科学问题：材料微结构形态和尺度对超高周疲劳裂纹萌生和初始扩展的影响规律，超高周疲劳裂纹萌生和初始扩展的微观演化过程，疲劳裂纹表面起源和内部起源的控制因素和竞争机制；以高强钢为例，以实验研究为主，布局了3方面的研究内容：超高周疲劳裂纹萌生和初始扩展微区的微观观测与分析，材料微结构对超高周疲劳裂纹萌生和初始扩展的影响，高强钢超高周疲劳裂纹萌生和初始扩展的建模分析与疲劳寿命预测。研究目标是：系统揭示高强钢超高周疲劳的裂纹萌生和初始扩展的微观特征，发展包括超高周阶段的疲劳寿命估算与预测模型；阐明材料微结构的形态和尺度对超高周疲劳行为的影响趋势；揭示超高周疲劳裂纹从材料内部起源的控制因素，阐明疲劳裂纹表面萌生和内部萌生的竞争机制。

本项目针对高强钢超高周疲劳裂纹萌生微观机制的关键科学问题开展了深入的实验研究，取得了若干重要研究进展和创新成果，并归纳了如下主要6点：（1）夹杂物尺度和位置对高强钢超高周疲劳裂纹萌生特征和疲劳寿命的影响规律，（2）试样控制体积对高强钢超高周疲劳行为的影响规律，（3）高强钢超高周疲劳裂纹内部萌生的疲劳强度预测模型，（4）高强钢超高周疲劳裂纹萌生特征区的疲劳寿命和裂纹扩展速率，（5）加载应力比对高强钢超高周疲劳裂纹速率的影响规律及其模型，（6）计及材料微结构尺度影响的超高周疲劳寿命双参数预测模型。本项目共在本领域的重要学术期刊和重要国际、国内学术会议发表论文50篇。其中SCI论文11篇，EI论文12篇；国际会议大会特邀报告1篇，国际会议分会邀请报告5篇，国际研讨会邀请报告2篇；国内会议大会特邀报告2篇，分会邀请报告1篇，研讨会邀请报告1篇。此外，培养毕业博士生3人，即完成博士学位论文3篇；另有在读博士生3人。