含疏松缺陷的ZL205A合金力学性能研究

目的获取含疏松缺陷ZL205A材料主要力学性能参数的变化规律及力学行为。方法通过单轴拉伸实验测试,采用割线法估算含不同等级疏松ZL205A试样的力学性能参数;基于试样断面及载荷-位移曲线分析,归纳ZL205A材料的力学行为,并通过有限元模拟对假设的力学模型进行验证。结果发现ZL205A材料的抗拉强度、伸长率、弹性模量及屈服强度指标呈现随疏松等级增加而降低的趋势,材料变形塑性屈服阶段不明显且具有脆性断裂特征。结论 Ramberg-Osgood方程适合于描述ZL205A材料的弹塑性本构关系。     

GH901高温合金在典型海洋大气环境中的腐蚀行为

目的 研究南沙岛礁典型海洋大气环境对GH901高温合金腐蚀行为的影响。方法 在南沙美济礁典型环境中开展GH901高温合金大气暴露试验,利用金相显微镜分析GH901高温合金在我国南沙美济礁典型环境中的腐蚀特征,定期测试该材料的拉伸强度,分析样品的外观和微观形貌。结果 自然暴露1a,GH901高温合金拉伸试样基体表面尚未发生明显的腐蚀现象,在575℃高温力学测试条件下的抗拉强度、断后伸长略有波动,其高温力学性能并未在短期自然暴露中随试验时间的延长而明显变化。结论 GH901高温合金拉伸试样在岛礁大气环境短期暴露下具有良好的耐蚀性,在575℃温度条件下具有良好的力学性能稳定性。     

不同热处理工艺对Fe-30Mn-3Si-4AlTWIP钢力学组织性能的影响

采用拉伸性能测试、金相观察、SEM和EDS等方法研究了不同热处理工艺对Fe-30Mn-3Si-4AlTWIP钢微观组织、拉伸力学性能及断口形貌的影响,并采用X射线衍射仪测定材料的物相组成。结果表明,冷却速度越快,TWIP钢的延伸率和强度越高;热处理后其室温组织为含有退火孪晶的单一奥氏体,冷却速度越小,奥氏体晶粒和退火孪晶的尺寸越大。拉伸时发生典型的延性断裂,在拉伸过程中退火孪晶转变成形变孪晶,使材料的塑性提高。     

基于DIC技术获取焊接接头单轴拉伸力学性能

目的 获取异种金属焊接接头局部拉伸力学性能.方法 针对压水堆核电机组蒸汽发生器接管与安全端异种金属焊接接头(Dissimilar metal weld joint,DMWJ,其接管材料为20MND 5低合金钢,安全端为Z2 CND 18.12控氮奥氏体不锈钢,焊缝材料为INCONEL 52镍基合金),采用等直圆棒拉伸试...     

聚碳酸酯中低应变率范围下动态力学性能研究

目的研究聚碳酸酯材料在一定温度下中低应变率范围内的力学性能。方法利用高速液压伺服材料试验机和非接触测试分析系统,在不同温度(-45~70℃)下对聚碳酸酯材料进行应变率范围(0.05~60 s-1)的动态拉伸试验,获得各温度不同应变率下的真实应力-真实应变曲线。结果聚碳酸酯材料的屈服强度和流动应力随着应变率的增加而增加,随着温度的增加而降低。结论聚碳酸酯材料在此温度和应变率范围下具有明显的应变率强化效应和温度软化效应。     

高低温条件下碳纤维增强尼龙复合材料的老化特征分析

目的分析不同试验条件下碳纤维增强尼龙复合材料的性能变化规律,获得该种材料在高温和低温条件下的老化特征。方法对制备的碳纤维增强尼龙复合材料拉伸样和缺口冲击样,开展高温和低温试验,定期测试其拉伸、冲击性能,分析各试验条件下力学性能的变化趋势,总结该材料的老化特征。结果几种试验条件下均未造成该材料外观损伤,冲击强度出现了前期升高后期降低的变化趋势,而拉伸强度前期略微降低,随着试验进行逐渐升高。结论碳纤维增强尼龙复合材料在高温和低温条件下无明显的外观老化特征,而力学性能在高温16天后材料会呈现出较缓慢的热老化趋势。     

316L和308L不锈钢应力腐蚀裂纹萌生行为研究

目的 研究载荷大小、加载方式和冷变形对材料裂纹萌生行为的影响规律.方法 采用多轴多试样加载装置,在线测量冷变形316L和308L不锈钢在模拟反应堆高温高压水环境中恒载荷和慢应变速率拉伸状态下的应力腐蚀裂纹萌生行为.结果 加载载荷低于屈服强度时,两种不锈钢均因具有较强的抗点蚀和晶界氧化性能而不易萌生裂纹.高于屈服强度后,...     

磁粘弹性体及其微振动控制应用

先简要介绍新型智能材料、即磁粘弹性体的制备;再介绍磁粘弹性材料的力学性能实验,给出其拉伸、压缩及动力学试验结果,说明大小变形时的特性;最后介绍磁粘弹性材料在微振动控制方面的应用,通过可控复合结构的分析与计算,得到夹层梁与夹层板微振动的均方根速度谱指标,说明磁粘弹性复合结构的微振动控制效果。     

电子辐照Kapton/Al薄膜力学性能退化规律与机理研究

目的为航天器用Kapton/Al薄膜材料的选用提供数据支撑和高性能Kapton/Al薄膜材料的研制提供理论支持。方法用综合辐照试验装置对Kapton/Al薄膜材料进行电子辐照,用拉力试验机对Kapton/Al薄膜材料开展力学性能拉伸试验,用XPS对其成分和微观结构进行测试分析。结果Kapton/Al薄膜材料的抗拉强度和断裂伸长率随着拉伸速度的增加而降低,随着电子辐照注量的增加呈指数减小,在电子辐照下,薄膜材料分子键发生断裂和交联,C—CO和C—N键断裂发生脱氧和脱氮反应,C—H基团相对含量增大。结论电子辐照将造成Kapton/Al薄膜材料力学性能降低,薄膜材料分子价健的断裂和交联是薄膜力学性能降低的主要原因。     

基于平面压入技术研究焊接接头单轴应力-应变关系

目的 获取异种金属焊接接头母材和热影响区局部拉伸应力-应变关系。方法 对压水堆机组蒸汽发生器接管安全端异种金属焊接接头(20MND 5-INCONEL 52-Z2 CND 18.12控氮)进行研究,通过金相检验和显微硬度测试,研究DMWJ母材、热影响区、焊缝熔合线位置的金相组织和维氏硬度分布。采用等直圆棒拉伸试验获得DMWJ低合金钢(20MND 5)母材的应力-应变关系,采用基于能量等效理论的平面压入技术获得DMWJ低合金钢母材、热影响区和焊缝局部材料应力-应变关系。结果 DMWJ材料组织、力学性能不均匀,等直圆棒拉伸试验得到的低合金钢母材拉伸应力-应变关系与平面压入技术测得结果较为吻合。结论 基于能量等效理论的平面压入技术可精确测得DMWJ低合金钢母材、热影响区和焊缝局部材料应力-应变关系,对压水堆核电站DMWJ在役检测及结构完整性评价具有重要意义。     

基于有限元分析的橡胶减振器优化设计

目的加快橡胶减振器的设计过程。方法分析橡胶材料及Mooney-Rivllin橡胶本构模型特点,介绍橡胶减振器应用特点及隔振设计的相关理论,采用Mooney-Rivllin模型模拟橡胶材料的力学特性,通过引进有限元优化技术,在设计初期保证减振器的刚度特性。结果在某设备减振设计中,采用单轴拉压曲线获取了橡胶材料的Mooney-Rivllin模型参数,以减振器的部分结构尺寸为设计参数,减振器的三向刚度为设计目标,获取了三轴向频率近似相等的隔振系统(轴向频率40 Hz、径向频率40.9 Hz)。通过试验测试,减振系统频率与试验值差别较小,其中轴向差别为2%,径向差别为1%。结论通过引进有限元优化技术,采用合理的橡胶本构模型,可以满足工程精度要求,加速了橡胶减振器的设计过程。     

单自由度自动翻转平台力学特性研究

目的 提出一种单自由度自动液压翻转平台,综合分析其力学特性,验证是否适用于固体火箭发动机振动试验换向过程。方法 根据液压设计理论,推导液压缸伸缩位移与翻转角度的数学关系,通过对翻转架进行静力学分析,确定翻转平台的极限受力位置,并解析受力与翻转角度之间的具体关系。针对极限受力位置的翻转架连同机架联合体,进行静应力分析,验证其稳定性。结果 翻转架处于初始水平位置时,液压缸承受最大压力,翻转角度为90°时,液压缸受拉轴向力出现最大值。翻转架的应力分布不均匀,应力最大值出现在其中部,最大应力值远小于许用应力,其强度满足应用要求。结论 翻转平台的力学性能满足设计和使用要求。另外,极限位置静力学受力分析和运动过程分析的结合评价方法,能够合理判定轴支撑翻转类机械装备的力学性能。     

综合考虑疲劳强度影响因素的寿命预测方法

目的提出一种综合考虑疲劳强度影响因素的寿命预测方法。方法利用提出的综合疲劳强度因子Kz考虑应力集中、尺寸和表面状态等因素对疲劳强度的影响,结合S-N曲线方法,采用Goodman方程进行平均应力修正,采用Miner定理进行疲劳损伤累积,提出一种适用于机械结构的疲劳寿命预测方法。结果对一种复杂结构螺旋弹簧进行了位移控制的恒幅和变幅台架试验,并利用弹塑性有限元分析获得了关键危险点位置的应力响应历程。利用台架试验的寿命结果对提出的方法进行了验证,预测误差在2倍因子以内。结论提出的方法可以较好地预测机械结构的疲劳寿命。     

超塑性恒压充模胀形过程中材料的流动和充填规律

采用刚粘塑性有限元法模拟超塑性恒压充模胀形过程,给出了材料质点的流动轨迹和不同时刻的胀形件剖面形状,分析了模具几何形状参数对单元贴模次序、贴模部位的影响。     

受内压厚壁圆筒的弹塑性有限元分析及其在焊管管端定径工艺中的应用

此文用自行编制的弹塑性有限元程序对承受内压的厚壁圆筒进行了分析,考虑了材料的应变强化,分析了小变形情况下达到塑性极限点以后内压与径向位移之间的关系。并将其应用于焊管管端定径工艺分析中,得出了主要工艺参数。     

直升机桨叶安装螺栓强度与疲劳寿命计算分析

目的 分析桨叶安装螺栓在不同位移载荷真实试车载荷以及螺牙缺齿情况下的剩余强度以及疲劳寿命。方法 基于有限元方法分析不同载荷下桨叶安装螺栓的对数应变,依据失效应变判定其强度,提取有限元模型的单元应力,通过临界平面法计算最大组合应力平面,运用曲线走势、损伤准则预估桨叶安装螺栓的疲劳寿命。结果 0.36 mm位移载荷下螺栓应变未达到破坏值,真实试车载荷超过4倍情况下,螺栓失效的可能性较高,螺栓断牙超过2个,失效风险较高。依据试车载荷谱,初始长度螺栓寿命为20 794 h,初始长度螺栓断1螺牙寿命为10 912 h,拉伸至29.36 mm螺栓疲劳寿命为7 725 h。结论 在额定载荷状态下,材料结构破坏的可能性小。实际载荷超过4倍、螺栓断牙超过2个情况下,应力应变状态显著恶化,桨叶安装螺栓失效的风险较高,需要预防超载荷过大的情况,还需在修理过程中关注螺栓螺纹的损伤情况,即螺纹的正常磨损可不作为故障进行更换,但出现掉牙、断牙情况则需要更换。     

金属板材成形的静力隐式有限元分析与程序设计

阐述了用于板材成形过程静力隐式数值模拟的弹塑性大变形有限元方法 ,基于给出的方法编制了板材成形过程数值模拟软件 ,并对矩形板的液压胀形进行了有限元分析 ,计算结果与典型的实验结果吻合很好。对球形模具拉伸成形过程进行了数值模拟 ,给出了计算结果