爆炸加载下新型超高强铝合金的失效分析

采用圆筒爆炸方法对新型超高强铝合金进行了内部爆破试验,用光学显微镜对破裂样品断口附近的金相组织进行了观察,研究了新型超高强铝合金的宏观断口及剪切局部化的现象。结果表明,新型超高强铝合金的断裂以剪切断裂与拉伸断裂的混合形式发生,最大剪切应力面与圆筒半径方向近似呈45°角;靠近圆筒内侧形成了绝热剪切带,并沿最大剪切应力面向外扩展。     

高加速寿命试验在光纤声光调制器上的应用研究

目的将光纤声光调制器产品缺陷激发为可被检测到的故障,找出失效模式,为建立失效机理库及提升产品可靠性提供依据。方法采用高加速寿命试验的方法,结合敏感应力分析结果,设计试验方案,并进行试验,快速将产品内部的设计和工艺缺陷激发出来,变成可检测到的故障。对故障产品进行失效分析,找出失效模式。结果本试验激发出5类故障,对故障进行隔离,选5类故障对应的故障产品进行失效分析。6#被试品未见异常,8#、12#、15#为内部电-声换能器机械开裂导致失效,11#为晶振内部引脚在振动过程中受到应力作用断裂,导致晶振无输出。结论统计出两类失效模式,一类为电-声换能器机械开裂、一类为晶振内部引脚在振动过程中受到应力作用断裂,为产品后期进一步分析失效机理、建立失效机理库并结合失效机理进行相应的可靠性提升及工艺优化提供了依据。     

18CrNi4WA 钢渗碳针阀体开裂失效分析

目的研究18CrNi4WA钢渗碳针阀体开裂失效原因。方法通过化学成分分析、断口扫描分析、金相组织分析、能谱分析等测试手段,对18CrNi4WA钢渗碳针阀体的断裂模式及失效原因进行分析。结果针阀体失效件原始材料符合针阀体制造要求,但渗碳淬火温度过高,未得到最优的渗碳层组织,燃油中存在的硫元素导致喷油孔位置产生严重腐蚀,燃油局部压力的变化导致针阀体表面产生空蚀损伤,裂纹起始于喷油孔圆周面,自裂纹源向外发散呈月牙状,为典型疲劳断裂特征。结论腐蚀与空蚀损伤的协同作用加快裂纹的萌生,使针阀体在热疲劳及机械振动等交变载荷的作用下产生疲劳开裂,使用寿命大为降低。     

热塑性复合材料高速冲击时不同失效模式对比分析研究

目的准确地对热塑性复合材料前缘结构进行抗鸟撞冲击设计。方法首先基于刚度退化、材料塑性及应变率影响的复合材料本构关系,通过霍普金森拉-压杆测试得到热塑性复合材料的动力学性能参数。基于不同的失效模式,采用PAM-CRASH显式有限元法,针对运输类飞机热塑性复合材料机翼前缘结构在高速冲击时的破坏形式进行对比分析研究。结果热塑性复合材料较其他复合材料在临界拉伸损伤极限值和纵横向及屈服应力的率相关性上具有更好的性能。冲击分析时,失效应变应考虑材料破坏瞬间的强化效应。剪切应变取值为0.1左右时,前缘结构计算仿真失效的结果与试验结果一致性较高,应变误差仅为6.2%,破坏尺寸误差为4.9%。结论在复合材料失效参数较复杂的情况下,抗冲击设计可将拉伸、压缩、剪切及层间失效等多目标优化设计简化为等效剪切应变失效的单目标优化,此方法可推广应用于其他类型复合材料的抗冲击设计。     

碳纤维增强复合材料的中低应变率力学性能试验研究

目的研究碳纤维增强复合材料的中低应变率力学性能。方法利用电子万能试验机和高速液压伺服材料试验机对[(±45°)]4s和[(±45°)]8两种铺层碳纤维增强复合材料进行常温下准静态和中低应变率力学性能试验,得到不同应变率下的应力应变曲线和失效参数。结果在应变率6.7×10-4~500 s-1范围内,两种铺层材料均具有明显的应变率强化效应,材料失效应力随应变率的提高而增大。两种铺层材料均发生纤维断裂失效和局部的分层失效,但[(±45°)]4s铺层发生燕尾形失效,[(±45°)]8铺层发生剪切失效。结论获得了碳纤维增强复合材料在不同应变率下的力学性能参数,可为复合材料飞机结构的抗冲击设计和仿真分析提供准确的材料参数。     

某型摩托车车架服役中断裂失效分析

通过对服役中断裂失效的摩托车车架进行综合分析,表明该车架的断裂主要是由于车架材料的组织中,存在有较严重的沿晶分布游离渗碳体。这种游离渗碳体的存在,导致材料在冷加工过程中于内部形成微裂纹,并在外力的作用下,微裂纹最终扩展并导致疲劳断裂。     

汽车排气管焊缝断裂的失效分析

某汽车用排气管使用不久焊缝处断裂。对失效排气管焊缝进行化学成分、金相组织和断口的微观分析。发现该排气管焊缝柱状组织粗大,断口微观形貌为沿晶断裂,柱状晶贯穿整个断裂面,断口有较明显的脆性特征。分析认为该排气管属于早期失效,是由于薄壁的排气管焊接时温度过高,导致焊缝柱状组织粗大,加之薄壁管冷却又快,致使焊缝产生较大的内应力。建议改进焊接工艺,控制较低的层间温度,使焊缝组织细化,解决焊缝断裂问题。     

凸轮轴顶端断裂原因失效分析

目的研究发动机凸轮轴和螺栓的失效原因。方法在化学成分、硬度、金相组织、断口形貌等检测分析的基础上,研究凸轮轴和螺栓的失效行为,推断整个失效过程的起因件,并分析导致其失效的原因。结果凸轮轴金相组织、表面和心部硬度无明显异常,断口表面有明显的疲劳断裂特征,裂纹起源于凸轮轴的螺栓孔壁,此处为凸轮轴热处理过程中的感应淬火和非感应淬火的交界处。结论凸轮轴顶端螺栓孔在感应淬火过程中产生尖角效应,导致螺栓孔壁被淬透,材料脆性增加,在长期使用过程中导致凸轮轴顶端疲劳断裂,进而导致连接螺栓发生断裂。     

汽车用后稳定杆失效分析

目的研究汽车用后稳定杆断裂失效原因。方法通过金相组织、力学性能分析、材质分析、电镜扫描分析测试手段,对汽车用后稳定杆断裂失效原因进行分析。结果断裂的车用后稳定杆裂纹源处表面存在原始轧制折叠缺陷,在台架试验过程中引起应力集中,为疲劳裂纹的萌生提供了有利条件,导致短时间内疲劳断裂。结论通过提高原材料线材入厂采购质量,加强轧制工艺过程控制,加大探伤排查力度,提前控制排除缺陷产品,有效杜绝了后稳定杆断裂失效情况再次发生。     

51CrV4弹簧钢环箍断裂失效分析

目的研究51Cr V4弹簧钢环箍出现断裂失效原因。方法通过化学成分分析、力学性能分析、断口扫描分析、显微组织分析及能谱分析测试手段,对51Cr V4弹簧钢环箍的断裂模式及失效原因进行分析。结果长时间处于拉应力状态,致使51Cr V4弹簧钢环箍内表面棱边萌生裂纹源;同时,在腐蚀介质和应力的协同作用下,S元素加速腐蚀进程,腐蚀产物积累,加快腐蚀微裂纹的扩展,最终导致应力腐蚀断裂失效的发生。结论通过合理的选材、结构设计和防护工艺,严格控制原材料成分,降低应力水平和环境严苛度,使应力腐蚀出现概率大大减小。     

流体流速对好氧颗粒污泥快速培养的影响

针对好氧颗粒污泥的快速培养,研究了流体流速对好氧颗粒污泥形成特性的影响机制.由于反应器构型的差异,造成水力剪切力与流体特性的不同,从而对好氧颗粒污泥的形成产生较大影响.研究表明,在圆筒式SBR反应器中接种厌氧活性污泥,在36d时培养得到了成熟的颗粒,与挡板式反应器相比提前了4d左右,且MLSS提高了16.2%,达到5023mg/L;颗粒也更加致密,SVI达到45mL/g,远好于挡板式SBR反应器（序批式反应器）的SVI 63mL/g.原因是与挡板式SBR反应器相比,圆筒式SBR反应器的平均液相流速更高,气泡分布更均匀,水力剪切力更强.因此圆筒式SBR反应器培养好氧颗粒污泥的时间较短,污泥颗粒化的速度提高,得到的颗粒污泥更加紧凑密实.     

长期冻融循环下固化铅锌镉复合重金属污染土抗剪强度及浸出特征研究

为了评估长期冻融循环后(最长90d (次))固化复合重金属污染土的的抗剪强度及浸出特征,采用水泥、生石灰和粉煤灰按比例混合的复合固化剂固化/稳定化铅锌镉复合重金属污染土进行三轴压缩试验及毒性特征浸出程序试验.结果表明,固化污染土体的内摩擦角仅在冻融循环3次内有明显增加,增加率高达96.3%;粘聚力在冻融循环30次内总体趋势不断下降,之后无显著变化,最终下降率达到54.23%;Pb²⁺、Zn²⁺、Cd²⁺浸出浓度与冻融循环次数呈正比;EC值与冻融循环次数在总体上正相关;长期冻融循环作用后浸出液的pH值降低.并通过扫描电子显微镜,进一步探究长期冻融循环下固化污染土抗剪强度及浸出特征的劣化机理,结果显示在冻融循环后期固化土体内生成了大量的延迟钙矾石,这些延迟钙矾石在形成过程中的膨胀作用是引起抗剪强度损失、重金属浸出浓度升高的主要原因.     

板厚对冲裁力影响规律的研究

理论分析和生产实践表明 ,在一定范围内 ,间隙对冲裁力的影响是很小的 ,而板材相对厚度是影响单位厚度上冲裁力的主要因素。当材料性能等其它条件一定时 ,冲裁力随着板厚的增大而增大 ,但单位板厚上的冲裁力则随着板厚的增加而减小。在有限元模拟和实验分析的基础上 ,提出了计算冲裁力的新方法 ,对揭示剪切加工机理及正确确定冲裁力有理论和实际意义。     

EPS轻量土的力学性质试验研究

在分析轻量土的抗剪机理的基础上,通过固结不排水三轴压缩试验,研究了轻量土的应力-应变变化规律以及水泥掺入比对其变形模量的影响,得到了EPS轻量土的破坏准则和抗剪强度特性.     

CuNiIn 微动磨损涂层失效机理研究

目的系统研究CuNiIn和CuInO_2的晶体结构、体模量、剪切模量、杨氏模量、泊松系数、韧性、热膨胀系数、残余应力等物理参量,阐明CuNiIn涂层中生成的其他复合化合物—CuInO_2对CuNiIn机械性能的影响作用机制。方法采用基于密度泛函理论的第一原理,弹性常数采用应力-应变方案,体模量、剪切模量、杨氏模量采用Voigt-Reuss-Hill方法计算。结果CuNiIn和CuInO_2均为机械稳定结构,CuNiIn和CuInO_2的体模量、剪切模量、杨氏模量、泊松系数分别为118.2GPa,13.7GPa,39.6GPa,0.44和119.0GPa,36.8GPa,100.1GPa,0.36。化合物CuInO_2的机械模量较CuNiIn高,韧性较差,热膨胀系数较低,涂层的残余应力较高。结论喷涂工艺不适,或CuNiIn涂层服役过程中生成的CuInO_2对微动磨损CuNiIn涂层服役性能有不利影响。     

好氧颗粒污泥及其在污水处理领域的研究进展

好氧颗粒污泥的形成受物理、化学、生物等诸多因素的影响,例如进水有机负荷的高低、水力剪切力的大小、沉降时间的长短及“营养匮乏期”都会影响到好氧颗粒污泥的形成。好氧颗粒污泥好氧－缺氧－厌氧的特殊空间结构使其能在同一反应器中实现同步脱氮除磷,对高浓度有机废水、含氮磷污水、含重金属有毒废水及工业废水等具有较好的处理效果。序批式反应器（ SBR ）具有工艺简单、运行费用低,耐冲击负荷、适应性强等独特的优点,因此在好氧颗粒污泥的培养研究方面具有较理想的效果,是目前污水处理领域的研究热点。     

间二异丙苯一次氧化产物失控反应特性研究

间二异丙苯与空气发生一次氧化反应,是间二异丙苯氧化法制备间苯二酚的关键技术,采用DSC差式扫描量热仪和VSP2绝热量热仪等,研究间二异丙苯与空气反应生成一次氧化产物的热稳定性和绝热失控特性。结果显示:间二异丙苯与空气反应生成一次氧化产物的起始放热温度(T0)为129℃,绝热温升(ΔT ad)为222℃,最高失控压力(P max)为4.05 MPa,最大反应速率到达时间为24 h对应的温度(T D24)为49.6℃。在工业化实施时应优化工艺流程,在操作过程中严格控制反应温度,优化操作条件,以保证安全生产。     

铁锰氧化物/坡缕石复合材料吸附磷的性能

将铁锰氧化物与坡缕石黏土结合制备了复合材料FO/P、MO/P和FMO/P,由静态吸附实验研究了复合材料吸附磷的性能,考察了氧化物与坡缕石质量比、焙烧温度、溶液p H值、离子强度和振荡时间对吸附量的影响,探讨了吸附动力学、吸附平衡和机理。结果表明,FMO/P的吸附性能优于FO/P和MO/P,铁锰氧化物与坡缕石黏土的质量比为0.1的FMO/P对20mg/L的磷溶液去除率可达95%,吸附量明显受溶液p H的影响,离子强度对吸附量影响较小,磷吸附在复合材料表面主要形成内层络合物,60 min可基本达吸附平衡,过程符合pseudo-second-order方程,具有化学吸附的性质,FMO/P吸附等温线符合Freundlich方程,有不均匀吸附的性质,饱和吸附量达49 mg/g。     

身管镀层界面失效分析及寿命预测研究

目的 研究热压耦合作用下身管镀层的界面失效机理,预测身管寿命。方法 建立镀层界面剪切失效、界面弯曲失效和界面裂纹扩展失效3种失效模型,并给出失效准则。以某小口径步枪身管为研究对象,基于完整冷却周期的身管温度场数值模拟结果,计算这3种失效在相同射击条件下的临界失效长厚比,并对结果进行对比分析,确定身管镀层的主要界面失效方式。结合镀层的界面失效机理和低周疲劳损伤累计理论,建立基于镀层界面疲劳损伤累积的身管寿命预测模型,对该小口径步枪身管的寿命进行预测。结果 临界失效长厚比计算结果表明,界面剪切失效是身管镀层的主要失效方式。身管寿命预测结果与寿命试验结果相比,误差小于2%。结论 界面剪切失效是身管镀层的主要失效方式,基于镀层界面疲劳损伤累积的身管寿命预测方法是可行的。