金属结构环境累积损伤研究进展

针对金属结构在腐蚀环境、力学载荷等因素耦合作用下的损伤问题,简要介绍了金属结构环境损伤的主要影响因素,对当前国内外金属结构累积损伤理论与模型进行了系统梳理,重点探讨了金属结构环境累积损伤研究未来发展方向。通过多层级"积木式"研究建立环境(腐蚀)损伤参量-力学性能退化关联模型,是解决金属结构环境-载荷耦合作用下损伤演变规律与机理、剩余强度/寿命评价与预测等关键问题的有效路径。     

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,...     

巴东组紫红色泥岩干湿循环强度弱化特性的试验研究

三峡库区发育有大量三叠系巴东组第四段紫红色泥岩(T_2b~4,简称为巴东组紫红色泥岩),受库水位升降的影响其强度易弱化而影响库岸边坡的稳定性,开展三峡库区巴东组紫红色泥岩强度弱化特性的研究可为相关工程地质条件的评价提供参考。首先,依次开展了干湿循环试验和三轴压缩试验,分析巴东组紫红色泥岩的强度弱化特性,并通过CT扫描试验观察试样表面与内部的细观损伤特性;其次,基于CT扫描重构模型,开展了考虑试样内部初始损伤的三轴压缩条件下数值模拟试验;最后,基于岩石的变形特征,提出考虑岩石变开过程压密阶段的能量消耗的一种新的能量耗散模型。试验结果表明:0～10 kPa预应力下的干湿循环试验只对试样表面粗糙度有轻微的影响;干湿循环条件下,试样的峰值强度和残余强度与干湿循环次数呈负线性相关;基于CT扫描重构模型的试样三轴压缩数值模拟试验结果与室内三轴压缩试验结果具有较好的一致性,能体现试样内部的初始损伤特性,更符合实际;改进后的能量耗散模型适合于分析考虑岩石压密阶段的变形过程。     

空间环境下碳纤维/双马树脂基复合材料的性能演化及损伤机理

目的基于碳纤维/双马树脂基(CF/BMI)复合材料在航天结构材料中广泛的应用前景,研究其性能演化及损伤机理,为评估与预测其在空间环境下的服役性能及寿命提供理论依据。方法利用地面试验装置模拟不同的空间环境因素包括真空热循环、质子辐照和电子辐照,利用动态力学分析(DMA)、热重分析(TGA)、X射线光电子能谱(XPS)、热膨胀分析、原子力显微镜(AFM)和力学性能测试等手段系统地研究CF/BMI复合材料在空间环境下的性能变化及损伤行为。结果真空热循环能够引发复合材料产生脱气行为与界面脱粘效应,使其横向拉伸强度退化,弯曲强度和层间剪切强度受到热循环初期固化交联作用的影响,呈现先升高后降低的变化趋势。质子辐照导致材料表面层化学键断裂及碳化,使力学性能及热性能受到一定程度的损伤。电子辐照能够引发辐照交联和辐照降解作用,在较高束流量辐照下降解作用占据主导地位成为复合材料力、热性能退化的决定性因素。结论预期研究成果为CF/BMI复合材料在空间环境下的服役性能及寿命的评估与预测提供了必要的理论依据。     

典型板架结构压缩试验不确定度评估方法研究

目的 针对当前船舶结构极限强度试验中试验场地、试验环境、试验方法、试验模型、试验设备等因素导致试验结果精度不高的问题,通过分析典型加筋板结构压缩试验过程中主要不确定度来源,提出降低试验不确定度的措施和方法。方法 基于不确定度分析理论,聚焦典型加筋板结构,开展压缩试验,围绕模型材料、模型加工、试验系统等不确定度来源开展分析,对其压缩极限载荷进行不确定度评估。结果 建立了一套适用于加筋板结构极限强度压缩试验的不确定度评估方法。典型加筋板结构极限压缩载荷、材料屈服强度引起的不确定度最大,其次是主面板及腹板厚度引起的不确定度,加强筋腹板高度与主面板尺寸对试验结果的不确定度有一定影响,加载伺服控制系统引起的不确定度可忽略不计。结论 材料屈服强度、板厚等因素均对极限载荷的不确定度有较大影响,在后续类似试验模型材料选择、模型加工等阶段应严格把控,确保材料、板厚等关键参数与设计值一致,提高试验结果可信度与精确度。     

考虑滑面贯通和退化的岩质边坡动力稳定性分析

本文在岩质边坡离散元模型中的岩石块体中设置虚拟节理,将滑动面切割为许多线段相连的直线段,使得模拟滑动面贯通破坏过程成为可能,进而改进了UDEC软件中的Mohr-Coulomb结构面接触模型,使其能够反映结构面在循环荷载下的退化效应。通过算例分析结果表明:考虑滑动面贯通过程的岩质边坡安全系数小于不考虑贯通过程的安全系数,且随着虚拟节理间距的减小,安全系数逐渐增大,最后趋于定值;考虑滑动面退化过程的岩质边坡的安全系数小于不考虑滑动面退化的安全系数,且随着滑动面抗损伤能力的下降,安全系数变小。     

不同能量电子辐照下星用瑞侃导线性能退化研究

目的研究卫星上外露导线在空间辐射环境下的耐受能力。方法通过分析GEO轨道下在轨10年航天器外露瑞侃导线的辐照环境,研究低能和高能电子对导线性能的影响,地面模拟试验参数选择能量分别为45 keV和1 MeV,注量率均为8.3×10^10 e/(cm^2·s),总注量均为2×10^16 e/cm^2。考察瑞侃导线力学性能(断裂伸长率、拉伸强度)和电性能(击穿电压)的退化情况,并用XPS和SEM测试分析手段,对其电子辐照损伤机理进行研究。结果在不同能量电子辐照下,瑞侃导线的力学性能均略有下降,没有显著区别,而电学性能严重退化,且低能电子较高能电子对其电学性能影响更为严重,其击穿电压分别下降了100%和50%。结论通过剂量-深度分布计算,45 keV入射电子能量全部沉积在样品表层下数微米的深度范围内,完全被导线外皮吸收,对样品的损伤较大;而1 MeV入射电子能量绝大部分穿透表皮沉积在样品铜芯中,因而其性能退化情况相对低能电子较小。进一步的,通过SEM和XPS测试和分析发现,电子辐照造成瑞侃导线分子链降解,形成自由基以及气体,自由基的再交联是造成瑞侃导线损伤的重要机理。     

一种新型油井管材机械及防腐性能研究

目的 重点评价一种新型油井管钢材00Cr9材质的拉伸强度、冲击韧性、硬度及螺纹连接等力学性能和防腐性能,为该新材质的使用条件提供理论依据.方法 力学性能方面,根据GB/T 228—2002《金属材料室温拉伸试验方法 》对00Cr9-110钢级的材料试样(2个)进行抗拉强度、屈服强度标准测试,参考API SPEC 5CT...     

基于应力等效方法的层合板刚度退化估算模型

以细观力学的研究结果为基础,运用应力等效的方法,对疲劳载荷作用下非正交层合板基体裂纹损伤和纤维断裂损伤进行分析,计算相应铺层的损伤量,建立起疲劳载荷作用下层合板刚度退化估算模型。运用该模型对[0/±45]s玻璃环氧树脂基复合材料层合板刚度退化进行了预测,与试验结果吻合较好。     

氟醚橡胶在不同介质下的热老化行为与机理研究

目的 对氟醚橡胶FM-2D在空气与飞马Ⅱ号润滑油中的热老化行为与机理进行研究。方法 开展氟醚橡胶高温贮存试验,在热氧、热油的介质环境下,研究氟醚橡胶的力学性能退化规律。试验后对样品的拉伸性能、压缩性能以及硬度进行检测,并且利用傅里叶红外光谱仪、扫描电子显微镜以及X射线电子能谱对试验后样品进行检测。结果 通过热老化试验,发现氟醚橡胶在200℃以下能够长期维持较好的力学性能。试验温度在200℃以上,氟醚橡胶的力学性能出现明显退化趋势,并且在热空气与热油中的老化趋势不同。在220℃的热空气老化31 d后,氟醚橡胶的拉伸强度下降27.0%,断裂伸长率增大89.8%,压缩应力松弛率为34.6%,硬度下降8.7%。在220℃的热油老化31 d后,氟醚橡胶的拉伸强度下降85.9%,断裂伸长率下降83.9%,压缩应力松弛率为-17.5%,硬度上升4.2%。结论 在热空气老化过程中,橡胶分子链受热氧影响发生断裂,使其强度下降;在热油老化过程中,油介质和高温的耦合作用使橡胶的交联网络失效,橡胶发硬变脆。