基于非线性超声混频技术的金属疲劳微裂纹实验测量

利用RAM-5000 SNAP声学测试系统,对包含疲劳微裂纹的金属早期损伤试件进行非线性超声混频实验测量.通过双纵波对向混合模式,完成对试件沿长度方向的扫查检测.实验结果表明,两声波在微裂纹附近交汇时,所获混频非线性效应更强.混频声波,可避免系统非线性的干扰,获得更加"纯净"的信号.通过该技术不仅可以发现常规无损检测手...     

奥氏体钢容器疲劳损伤与棘轮损伤的非线性超声评价

利用非线性超声纵波技术对奥氏体不锈钢疲劳损伤与棘轮损伤进行了无损评价。研究表明,随着循环周次的增加,棘轮损伤超声非线性参量呈现增加的趋势;相对于疲劳损伤,棘轮损伤超声非线性的数值总体更大,但是超声非线性峰值出现的时间更晚,且无显著的超声非线性下降阶段。这种超声非线性响应的差异与奥氏体不锈钢棘轮损伤和疲劳损伤过程中不同的微观结构演化有关,如棘轮损伤过程中形成的不成熟的位错胞结构和更多的马氏体相。     

基于广义伯格斯模型的岩石损伤蠕变模型

为了描述岩石加速蠕变阶段的非线性黏塑性变形特征,首先对Kachanov提出的损伤律公式进行积分,推导出损伤变量在加速蠕变阶段随应力和时间的演化方程;然后将理想黏塑性模型中的黏性参数用有效黏性参数来代替,从而建立黏塑性损伤体,将其与广义伯格斯模型中的六元件模型串联,得到一种新的岩石损伤蠕变模型;根据塑性力学推导该模型的三维蠕变方程,采用泊江海子煤矿中砂岩和砂质泥岩的三轴压缩蠕变试验数据验证模型的有效性。结果表明:新的损伤蠕变模型理论曲线与蠕变试验曲线吻合较好,用该损伤蠕变模型可以较好地描述这2种岩石的非线性加速蠕变特性。     

12Cr1MoVG蒸汽管道蠕变的反射式非线性超声无损检测分析

针对传统(收-发分置)透射式非线性超声检测方法在现场应用受到众多制约的问题,提出二次谐波(收-发合置)的反射式非线性超声检测思路,通过采集并分离超声检测信号一次底波的反射信号获取非线性超声检测中基波和二次谐波信号,并设计搭建反射式非线性超声实验系统,进行2万小时12Cr1MoVG钢高温蒸汽管道检测实验并与测试样品的里氏硬度值进行比对。研究结果表明：该管道测点的非线性参量β在0.005～0.03变化与其硬度值变化(420～440 HL)呈负相关,即随着试样性能下降β值增大,而硬度值下降。研究结果可为在役高温蒸汽管道蠕变程度的检测提供参考。     

基于金属磁记忆检测的1Cr5Mo钢高温蠕变损伤试验研究

针对工程中铁磁性材料由高温蠕变导致的材料损伤问题,采用金属磁记忆检测技术对1Cr5Mo钢在原始状态下及600℃、90MPa条件下不同损伤程度的高温蠕变试样进行检测,分析了磁记忆特征参数随试样高温蠕变损伤程度的变化规律。并通过金相检测观察,从微观角度分析了磁记忆特征参数随试件微观损伤程度不同的变化情况。结果表明,磁记忆特征参数随着试样高温蠕变损伤的程度不同表现出一定的规律性,为金属磁记忆检测技术用于评估铁磁性材料高温蠕变损伤的早期诊断提供了一定的参考依据。     

薄板奥氏体不锈钢对接焊缝超声波探伤方法

本文通过对超声波应用于薄板奥氏体不锈钢对接焊接接头的研究和试验,开发了薄板奥氏体不锈钢对接焊接接头超声检测和质量分级方法。试块试验和现场实物检测试验表明,对板厚为51Omm的在用压力容器奥氏体不锈钢对接焊缝及母材,辅以超声波探伤,可以及时发现奥氏体不锈钢容器在对接焊缝、封头扳边。支座角焊缝母材等处存在各种形式的裂纹或缺陷,避免出现容器的失效事故。     

分级加载条件下红砂岩蠕变特性试验研究北大核心CSCD

岩石的蠕变性质是引起工程岩体破坏的主要原因之一。通过进行分级加载蠕变试验,分析了红砂岩在不同加载应力条件下的蠕变特征。试验结果表明:在不同加载应力条件下,试件等速蠕变阶段应变速率与加载应力呈指数函数关系,并且当加载应力大于损伤强度σcd时,径向等速蠕变阶段应变速率大于轴向;同时,试件在破坏过程中存在加速蠕变阶段不明显的现象。根据蠕变破坏过程中黏滞系数的变化特点,将理想黏塑性体中的黏滞系数定义为时间的负指数函数,建立了一个非定常西原蠕变模型,该模型能较好反映红砂岩在单轴压缩条件下的蠕变特性。     

分级加载条件下红砂岩蠕变特性试验研究

岩石的蠕变性质是引起工程岩体破坏的主要原因之一。通过进行分级加载蠕变试验,分析了红砂岩在不同加载应力条件下的蠕变特征。试验结果表明:在不同加载应力条件下,试件等速蠕变阶段应变速率与加载应力呈指数函数关系,并且当加载应力大于损伤强度σcd时,径向等速蠕变阶段应变速率大于轴向;同时,试件在破坏过程中存在加速蠕变阶段不明显的现象。根据蠕变破坏过程中黏滞系数的变化特点,将理想黏塑性体中的黏滞系数定义为时间的负指数函数,建立了一个非定常西原蠕变模型,该模型能较好反映红砂岩在单轴压缩条件下的蠕变特性。     

花岗岩蠕变特性及分数阶黏弹塑性模型研究

为了解花岗岩蠕变特性,采用全自动岩石三轴伺服仪对其开展试验研究,在常规三轴压缩试验基础上进行多级加载蠕变试验,系统分析花岗岩蠕变过程中整体蠕变规律和同围压不同应力水平下的轴向及环向蠕变变形量、蠕变速率随时间的变化规律。基于分数阶微积分算子及损伤力学理论,在Scott Blair黏壶基础上,考虑蠕变参数的非定常性,建立花岗岩黏弹塑性蠕变本构模型,并推导出其在恒应力情况下的三维黏弹塑性蠕变本构模型。结合花岗岩室内多级加载蠕变试验结果,采用Quasi Newton（BFGS）法对三维蠕变模型参数反演。结果表明,提出的模型与试验数据拟合较好并克服Nishihara模型不能描述蠕变非线性加速特征的不足,能够很好地反映花岗岩三阶段蠕变过程。     

不锈钢复合钢板对接焊缝超声检测

本文对不锈钢复合板对接焊缝金相组织特点进行了分析,并对超声波在不锈钢复合板对接焊缝中传播时产生的定位误差和定量误差进行了理论分析和试验研究,总结了超声检测时定位误差和定量误差的补偿规律,给出了不锈钢复合钢板对接焊缝超声检测时缺陷精确定位的解决办法。     

金属材料高温疲劳-蠕变寿命预测方法研究进展

从线性累积损伤、应力参量控制模式、应变参量控制模式、损伤力学、断裂力学、多元统计以及神经网络等7个方面研讨了国内外金属材料在高温条件下疲劳-蠕变寿命预测方法的主要研究进展与成果。其中,线性累积损伤主要应用于高温蠕变——低周疲劳的寿命预测;应变控制模式的预测方法成功地把蠕变因素引入到疲劳寿命预测模型中;多元统计以及神经网络是金属材料进行寿命预测的新方法。     

软弱夹层非线性流变损伤本构模型研究

为解决传统流变本构模型不能较好地反映软弱夹层流变非稳定阶段的问题,首先,基于传统流变本构模型理论,通过串、并联基本元件,同时引入时间损伤阈值,并提出流变损伤演化方程,建立一种能够同时描述软弱夹层3个阶段的NRDM非线性流变损伤模型;然后,通过软弱夹层剪切流变试验数据进行流变损伤模型参数的辨识,获得NRDM模型的流变参数;最后,对比分析流变模型拟合曲线与剪切流变试验曲线。结果表明,NRDM非线性流变损伤模型能够较好地描述软弱夹层流变的3个阶段,尤其是加速流变阶段。NRDM非线性流变损伤模型可以为软弱夹层流变失稳提供理论依据。     

不锈钢球罐定期检验解决方案研究

不同于碳钢球罐已经成熟的定期检验方案,不锈钢球罐定期检验中可借鉴的检验方案较少。通过分析不锈钢球罐可能的损伤模式,结合各检验检测技术的特点和实际应用中的经验,分析了各检验检测项目在不锈钢球罐定期检验过程中的可行性,提出了一般情况下采用的检验检测项目和特定条件下可以实施的项目,达到优化不锈钢球罐检验方案的目的。     

基于超声脉冲法的火灾损伤后混凝土裂纹深度检测

检测或诊断裂纹深度是火灾后混凝土结构受损综合评判的重要依据。开发一种专用的火灾后混凝土裂纹深度检测仪器,是一项填补国内该领域空白的重要研究课题。在研讨和分析超声脉冲法检测混凝土表面损伤裂纹深度的单面平测法、逐层穿透法和损伤层厚度判定3种测试方法的基础上,笔者设计开发了一种超声测试诊断仪,采用高精度计时电路、传感器驱动电路和自动增益电路,提高了仪器计时精度和抗干扰性。经对多组火灾损伤后的结构混凝土试件的测试,获取了6组共60个声时数据,用给出的方法进行了计算,得出的裂纹深度值与观察结果能较好地吻合。理论与实测表明,提出的裂纹检测方法和开发出的测试仪器具有实用性。     

硫酸盐腐蚀作用下膏体充填材料蠕变特性研究

为研究硫酸盐腐蚀后膏体充填材料的蠕变特性,采用饱和的Na2SO4溶液对充填体进行腐蚀试验,并对各个腐蚀时间不同的充填体采用TAW2000型岩石三轴试验机进行三轴蠕变试验。根据试验数据建立膏体充填材料的蠕变本构模型,将一个应变触发的非线性粘壶串联到Burgers模型上,建立满足充填体蠕变特性的改进Burgers模型,并推导其一维和三维蠕变本构方程。研究结果表明:在硫酸盐腐蚀作用下,充填体的蠕变变形在腐蚀6d时出现了一定的减少,但随着腐蚀时间的推移蠕变变形明显加大,在应力较大时出现了加速蠕变并导致试件破坏,硫酸盐腐蚀作用严重影响了充填效果;建立的改进的Burgers模型与试验数据基本吻合,能够反映腐蚀后充填体蠕变规律。     

改进西原蠕变模型研究及二次开发计算

为了研究黏土在不同应力水平下的蠕变规律,基于软黏土流变模型及已有的黏土蠕变试验结果,分析3种常用的经验蠕变模型对软土蠕变研究适用性,提出幂函数非线性元件,在传统西原模型的基础上引入非线性黏塑性体(NVPB)构成改进的西原模型。研究结果表明：幂函数描述黏土在低应力和高应力条件下所表现的变形特点都有着较高的准确度,改进西原模型能够较好地描述黏土蠕变的非线性问题以及黏土在高应力水平下的加速蠕变变形。利用自定义本构程序开发接口UMAT对该模型进行二次开发并对模型进行验证。改进的西原模型对比经典西原模型能够更好地描述在不同应力水平下软土的的蠕变变形特征。研究结果可为软土地区沉降预测提供理论参考。     

渗透水压力作用下软岩蠕变特性及变参数蠕变模型

针对渗透水压力作用下极软岩石巷道蠕变变形量大、容易突水等问题,选取油页岩为软岩试样,采用室内蠕变试验与理论分析相结合的方法,分析渗透水压力作用下软岩蠕变特性,建立了考虑渗透水压力的变参数软岩损伤蠕变模型。结果表明:随应力水平提高,起始蠕变速率增大,进入稳态蠕变阶段用时延长,瞬时应变以线性关系增加;在蠕变过程中,随渗透水压力增加,岩石蠕变变形量呈先减小后增加的趋势,表明渗透水压力增大了岩石蠕变变形的能力;采用1st-Opt中的Levenberg-Marquardt+通用全局优化法反演蠕变参数,所得理论曲线与试验曲线吻合较好,表明所建模型合理。     

混凝土结构火灾损伤检测技术研究

对混凝土在火灾条件下的热像平均温升、抗压强度、超声波速和损伤深度进行了检测,获得了混凝土热像平均温升、抗压强度、超声波速和损伤深度随着温度变化的规律,并对影响混凝土热像平均温升和超声波速的因素进行了分析,为混凝土结构火灾损伤程度的现场检测提供了一种科学的技术方法。     

锅炉集箱孔桥裂纹的检验与分析

本文通过对电站锅炉的内部检验,采用超声检测方法发现高温过热器出口集箱孔桥部位存在超标缺陷,经射线探伤验证,孔桥处发现多道裂纹。对集箱更换后进行了解剖,实际状况与探伤结果一致,经过对集箱蠕胀测量、金相检验、机械性能试验等,对裂纹产生的原因进行了认真分析,认为集箱过热器管孔周围发射状裂纹属于蠕变裂纹,高温和局部应力集中是造成管孔周围蠕变裂纹的主要原因,并从设计、制造、检验、使用等环节提出了预防措施。     

基于希尔伯特损伤特征向量的挡土墙结构损伤诊断

为了诊断挡墙结构损伤,通过希尔伯特-黄变换对激励作用下挡墙结构动力响应间虚拟脉冲响应函数进行希尔伯特边际能量谱分析,筛选出对损伤较为敏感的特征频段,基于特征频段创建希尔伯特损伤特征向量,并提出损伤识别指标：能量比变异系数。基于损伤特征向量及损伤指标,提出了一种用于挡墙结构的损伤诊断方法,即通过损伤特征向量判别挡墙损伤状态,通过损伤指标走势曲面图诊断挡墙损伤位置,通过损伤指标与损伤程度间的定量关系识别挡墙损伤程度。对某桩板式挡墙进行了动力测试,验证该损伤诊断方法的可行性及有效性。结果表明：当挡土墙无损(无钻孔)时,损伤特征向量为零向量;当挡土墙有损(有钻孔)时,损伤特征向量为非零向量。通过损伤特征向量可判别挡墙损伤状态。局部损伤导致损伤指标走势图出现较大起伏,走势图峰值坐标即为局部损伤中心。建立了损伤指标与挡土墙损伤程度间的定量关系式,已知损伤指标可反算出损伤程度。该损伤诊断方法可敏感判别挡墙损伤状态、有效诊断损伤位置及定量识别损伤程度。