Study on the Overload and Dwell-Fatigue Property of Titanium Alloy in Manned Deep Submersible

  • PDF / 2,249,898 Bytes
  • 8 Pages / 595 x 842 pts (A4) Page_size
  • 75 Downloads / 191 Views

DOWNLOAD

REPORT


e Overload and Dwell-Fatigue Property of Titanium Alloy in Manned Deep Submersible WANG Ke, WU Li, LI Yong-zheng*, SUN Xiao-peng School of Naval Architecture and Ocean Engineering, Jiangsu University of Science and Technology, Zhenjiang 212003, China Received November 5, 2019; revised June 11, 2020; accepted July 22, 2020 ©2020 Chinese Ocean Engineering Society and Springer-Verlag GmbH Germany, part of Springer Nature Abstract With  the  rapid  development  of  ocean  technology,  the  deep-sea  manned  submersible  is  regarded  as  a  high-tech equipment for the exploration and exploitation of ocean resources. The safety of manned cabin has a decisive effect on the whole system. Ti-6Al-4V with the superior strength-to-weight ratio and corrosion resistance has been used for the manned cabin. The manned cabin experiences loading spectrum with different maximum stresses and different dwell time during their service life. The load sequence effects on dwell fatigue crack growth behavior of Ti-6Al-4V under different dwell time are investigated experimentally in this paper. The experimental results show that the crack tip plastic zone is enlarged by the dwell time and the overload retardation zone increases with dwell time under the same overload rate. A dwell fatigue crack growth model is proposed by modifying the crack tip plastic zone under the  loading  history  with  combinations  of  the  single  overload  and  dwell  time  factors  are  included  in  the  modified model. Based on the experimental data, the overload retardation zone and the crack growth rates of Ti-6Al-4V are predicted by the modified model. A reasonable model for the load sequence effect on the dwell fatigue crack growth rates of Ti-6Al-4V is verified. Key words: manned cabin, dwell fatigue crack growth rate, Ti-6Al-4V, load sequence effect Citation: Wang, K., Wu, L., Li, Y. Z., Sun, X. P., 2020. Study on the overload and dwell-fatigue property of titanium alloy in manned deep submersible. China Ocean Eng., 34(5): 738–745, doi: https://doi.org/10.1007/s13344-020-0067-8

1 Introduction During  the  service  life,  the  manned  deep  submersible will  inevitably  go  through  the  process  of  diving,  working and  floating.  In  this  process,  the  pressure  shell  of  the  deep submersible will experience the dwell load in each cycle except  for  the  normal  cyclic  loading  (Lei  et  al.,  2010).  Then the fatigue problem of the pressure hull is actually a dwellfatigue problem. Owing to the complexity of severe marine environment and the uncertainty of the operating process of the deep submersible, the influence of random loads such as overload on  the  dwell  fatigue  growth  rates  should  be   studied to ensure the safety of the pressure hull of the deep submersible. The crack growth rate of metal materials under an overload condition  can  be  divided  into  three  stages:   instantaneous  acceleration,  retardation,  and  recovery  (Wang  et  al., 2017; Li, 2015). The fatigue crack growth rate of metal material  will  be  obviously  reduced