基于内聚力模型的气波机振荡管304对接钎焊接头拉伸强度研究

气波机核心部件振荡管采用钎焊连接,钎焊接头拉伸性能对气波机结构强度具有重要影响。为了对钎焊接头界面裂纹扩展过程进行探究,笔者针对气波机振荡管钎焊结构,制备304对接钎焊接头试样进行拉伸试验,并对拉伸断口进行形貌分析,断口处表现为韧性断裂;基于内聚力模型,开发了VUMAT子程序,进行了有限元模拟分析。模拟断裂载荷为5 039 N,试验值为5 242 N,2者误差为3.9%,验证了模拟的准确性,结果表明内聚力模型可以较好地模拟气波机振荡管钎焊接头的裂纹萌生与扩展过程。在此基础上研究焊缝缺陷对钎焊接头断裂载荷的影响,发现缺陷处内聚力单元损伤速率加快,引起断裂载荷显著下降。

应变强化用奥氏体不锈钢力学性能影响因素

为合理确定应变强化工艺参数,试验研究了材料化学成分、板材厚度及应变速率等因素对奥氏体不锈钢的强度、塑性等力学性能的影响规律。研究发现,对于应变强化用奥氏体不锈钢,应确保Ni、Mn等奥氏体稳定化元素的含量。应变强化奥氏体不锈钢低温容器的设计制造应充分考虑冷热轧制工艺导致的不同厚度板材力学性能差异。拉伸应变速率越低,强化压力下的形变量越大,应变速率对奥氏体不锈钢力学性能的影响随形变量的增加而逐渐减弱。

金属带式无级变速器壳体的强度和刚度分析

通过对一种自行研制的车用金属带式无级变速器(continuously variable transmission,CVT)壳体的应力和变形情况进行ANSYS有限元分析,表明CVT壳体结构设计不仅对自身的强度而且对变速器的传动性能都十分重要。解决了由于传统设计时无法估算箱体变形而造成的传动隐患,使曲母线锥盘和摩擦片真正啮合,从而使轴向无偏的金属带传动成为可能,也为实现整个CVT系统的进一步优化和改进提供了必要的依据。利用Pro/Engineer平台构筑了复杂的CVT箱体模型,利用ANSYS有限元分析软件对该模型进行了较准确的强度和刚度分析。

30Cr1Mo1V转子钢应变控制下的蠕变—疲劳交互作用研究

在540 ℃和565 ℃下进行了30Cr1Mo1V带有保持时间的总应变控制轴向高温低周疲劳试验,保持时间 10～60 s,应变幅为0.6%～1.2%,采用拉应对称梯形波.对该材料蠕变-疲劳交互作用下的应力松弛现象及应变-寿命规律进行了研究.选取了几个常用的蠕变-疲劳寿命预测模型对试验数据进行分析,对各种预测模型的准确性进行了寿命预测因子和标准偏差分析.试验结果表明,随着控制应变幅的增加,第一、三阶段比例均呈增加趋势,第二阶段的比例呈现减小趋势;以应力下降比率作为参考变量,在整个寿命周期内,拉应力松弛与压应力松弛基本一致,应力下降比率基本相同.采用线性累计损伤法和应变范围划分法的准确度较高,而频率修正法和应变能划分法的准确度较差;给出了各种方法的寿命预测公式.

加载速率对30Cr1Mo1V汽轮机转子钢低周疲劳特性的影响

以30Cr1Mo1V汽轮机转子钢为研究材料,选取0.1%/s、0.3%/s和0.5%/s的加载速率,采用控制总应变的方法,在RDL 05电子蠕变疲劳试验机上研究了加载速率对材料低周疲劳特性的影响.同时,还提出在538℃下加载速率对30Cr1Mo1V汽轮机转子钢应力和低周疲劳寿命影响的关系式以及低周疲劳寿命与总应变幅值的关系式.结果表明:在538℃时,随着加载速率的提高,转子钢循环应力增大,低周疲劳寿命延长;在同一应变下,加载速率越大,所对应的应力幅值越大;随着应变幅值的增大,应力增大,低周疲劳寿命缩短.

奥氏体不锈钢制压力容器强度裕度研究

分析了国内外压力容器标准中关于奥氏体不锈钢的许用应力,并通过工业规模奥氏体不锈钢压力容器爆破试验得到了容器的实际爆破压力,根据爆破压力与设计压力的比值比较不同标准下的压力容器强度裕度,结果说明GB 150在许用应力方面相对其他国际标准较为保守,建议以残余应变为1%的屈服强度代替残余应变为0.2%的屈服强度。

P92钢高温低周疲劳的实验研究

由于高的热效率和简单的系统组成,超临界水堆(SCWR)被认为是第四代核反应堆的一种选择。超临界水堆的关键问题之一是核心部件尤其是燃料组件包壳的材料。这些材料在高温下的力学性能、腐蚀和应力腐蚀开裂敏感性以及抗辐射性能等对核电厂的安全运行至关重要。本文对SCWR包壳候选材料的F/M类材料P92钢进行了高温低周疲劳实验研究。实验温度为600和650℃,控制方式为总应变控制,应变范围均为±0.2%～±0.6%。实验结果表明,在两种温度下,P92钢均为循环软化材料,但未出现循环稳定现象。由于温度升高,塑性增强,P92钢在650℃下的宏观裂纹出现周次比率随应变范围的增加,下降比较平缓,且650℃下的失效寿命显著高于600℃下的失效寿命。并得到了两种温度下的稳定循环应力-塑性应变的关系以及循环失效寿命和应变的关系。

镍基合金C276高温拉伸力学性能的试验分析

在500-650℃高温条件下对镍基合金C276进行了拉伸力学试验．为了准确分析该材料的力学性能，采用真实应力、应变对试验数据进行了处理，分析了温度对弹性模量、屈服应力、断裂强度以及延伸率的影响，给出了该材料在真实应力、应变下各温度的应力-应变硬化系数，以及屈服强度和断裂应力随温度变化的关系曲线．结果表明：镍基合金C276在高温下具有屈服流变现象和良好的塑性．

镁合金汽车变速箱壳体强度分析

镁合金作为工业产品中最轻的金属结构材料 ,又具有比较好的回收性能 ,在汽车减重、性能改善和环保中的作用日益得到工业界重视。目前 ,镁合金以压铸件的形式在汽车零部件中得到了应用。本文结合镁合金汽车变速箱壳体的设计 ,采用有限元分析方法对汽车用变速箱壳体的强度进行了分析 ,并针对变速箱壳体强度薄弱部位 ,提出变速箱壳体结构的改进建议。

基于TDFAD的高温缺陷"三级"评定方法

针对电站锅炉、蒸汽管道等高温设备安全性要求的特点,建立了基于时间相关失效评定图(TDFAD)的高温结构蠕变失效评定方法。评定方法根据所需材料实验和评定结果精度分为三个级别,级别越高,所需材料实验越多,步骤越复杂,得到的评定结果也越精确。本文讨论了不同评定级别的适用范围并给出了相应的公式,最后采用工程实例说明了评定方法的适用性。

多层UV-LIGA电铸镍材料的抗冲击性能

为研究采用UV-LIGA（Ultraviolet Lithography,Galvanoformung,Abformung）技术制作的多层电铸镍的机械可靠性,对其进行了抗冲击性能分析。利用冲击试验台及信号采集系统测试了UV-LIGA多层电铸镍的抗冲击性能。实验分析得到其累积失效概率-加速度峰值曲线近似拟合于韦布尔统计分布,韦布尔系数γ=7.6,参考加速度为21 300g。当加速度为12 000~18 000g时,可靠性相对较高;当加速度为12 000~18 000 g时,累计失效概率增加较快;当加速度大于24 000g时,可靠性下降迅速。利用扫描电子显微镜（SEM）观察了试样,得到其主要的失效形式有分层、断裂、塑性变形以及黏连等。初步分析了失效原因,并提出了相应的优化设计方法,为UV-LIGA多层结构的设计提供实验依据。

基于蒙特卡罗模拟方法的疲劳强度概率分布推断

在采用应力-强度干涉理论进行可靠性分析时,需要根据材料的现有疲劳实验数据,获得任意指定寿命下的疲劳强度概率分布.文中提出了一种疲劳寿命服从对数正态分布的疲劳强度概率分布数值模拟方法.该方法在有限寿命阶段内,根据两条已知的疲劳特性(P-S-N)曲线,重构任意存活率下的P-S-N曲线,进而运用蒙特卡罗技术推断任意指定寿命下的疲劳强度概率分布.以20Cr2Ni4A为例进行相关分析,结果表明,P-S-N曲线重构精度高,疲劳强度概率分布接受正态分布假设,模拟结果符合等同性原理和疲劳强度衰减理论.这说明文中方法是有效的.

某飞机液压柱塞泵异常磨损故障分析

针对某飞机定检时因柱塞泵磨损导致的液压系统污染问题,对发生故障的柱塞泵分解检查,围绕产品工作机理,开展失效分析,得出磨损初步结论。结合初步结果,对装机使用后的轴承滚柱滚动接触区分布情况与故障泵进行对比接触应力分析,验证剥落区域应力集中问题。后续针对应力集中区域展开基体组织结构研究,发现锈蚀后的滚柱表面存在腐蚀凹坑,严重时甚至可见龟裂现象。基于上述分析,通过有限元仿真方法模拟腐蚀凹坑对轴承滚柱质量的影响,并进行实验验证结论的准确性。根据磨损结论,制定一系列措施提高修理深度,从而规避此类风险。

1Cr10Mo1W1NiVNbN钢的蠕变及蠕变-疲劳裂纹扩展行为研究

采用直流电位法,对国内试制的某超超临界汽轮机高中压转子用1Cr10Mo1W1NiVNbN钢在600℃下的蠕变裂纹、蠕变-疲劳裂纹萌生与扩展行为进行了研究,得到了该钢在不同初始应力强度因子条件下的蠕变裂纹扩展孕育时间关系式和蠕变裂纹扩展速率关系式.研究了不同保持时间对蠕变-疲劳裂纹扩展行为的影响,同时还分析了在不同条件下裂纹扩展行为与时间和循环的相关性.结果表明:疲劳缩短了蠕变-疲劳裂纹的扩展孕育期,加快了裂纹的扩展速度;在载荷保持时间较短的情况下,蠕变-疲劳裂纹扩展行为与循环相关;而在载荷保持时间较长的情况下,裂纹扩展行为与时间相关.

30Cr1Mo1V转子钢的蠕变特性

对30Cr1Mo1V转子钢在540℃和565℃下进行了有中断的蠕变试验研究，应力范围为240-320MPa，得到了蠕变过程中损伤因子和蠕变寿命分数之间的关系。通过蠕变试验后试样维氏硬度的检测和蠕变过程中硬度对蠕变断裂性能的影响分析，提出了蠕变断裂Larson-Miller公式的硬度修正公式，并对其有效性进行了检验。结果表明：在Larson-Miller参数值大于18000时，修正值与实际值比较一致；而在小于该值时相差较大。此外，还研究了损伤和Larson-Miller数之间的关系。

渣浆泵叶轮的有限元强度分析

先用Pro/ENGINEER软件构建矿用离心式渣浆泵叶轮模型图,再利用ANSYS5.0有限元分析软件对其叶轮进行有限元强度分析.再根据泵空转和工作时两种不同情况进行有限元强度分析,为实现渣浆泵叶轮的合理化生产提供必要的理论依据.

TC4钛合金叶片双面同时激光斜冲击强化研究

为了提高航空发动机叶片抗外物损伤能力,采用双面同时激光斜冲击方式对叶片前缘进行强化处理,研究双面同时激光斜冲击强化对叶片表面粗糙度、显微硬度、残余应力和变形的影响。结果表明:激光冲击后,叶片表面粗糙度由Ra0.374μm增加到了Ra1.582μm;叶片表面显微硬度平均值增加了50%;叶片表面残余应力均为压应力,最大残余压应力为-354.3 MPa;叶片最大变形量位于叶背面靠近叶尖的位置,变形与双面同时激光斜冲击强化在叶片前缘引入的不均匀残余应力分布密切相关。

微孔聚氨酯弹性材料的力学性能研究

为了分析微孔聚氨酯弹性材料的力学性能,分别对微孔聚氨酯弹性材料式样进行了拉伸和压缩试验;再利用拉伸与压缩试验数据对常见的经典超弹本构模型进行拟合,得出了相应的本构模型参数;通过误差分析对各种本构模型在不同应变条件下的适用性进行了分析探讨;最后,用拟合出的本构参数对高铁轨道用WJ-8扣件的微孔聚氨酯弹性垫板的静刚度进行数值模拟,有限元仿真结果与产品试验结果进行对比,说明了Yeoh模型、Van der Waals模型和Ogden N=3模型的预测值与试验值的相对误差分别为8.44%,7.83%和5.93%,Ogden N=3模型相对于其他模型具有更高的预测精度。

铝合金CCT试样裂纹扩展三维尺寸效应金相分析

在三种厚度 70 75铝合金CCT试样随机谱裂纹扩展实验的基础上 ,对试样断口进行了精细的扫描电子显微镜分析。通过比较不同厚度试样在相同长度裂纹部位上同等放大倍数的金相照片 ,可以发现 ,试样的三维几何尺寸对裂纹扩展速率有着严重的影响 ,厚度越厚 ,则疲劳条带越稀 ,裂纹扩展越快。

应用等效应变法的30Cr1 Mo1 V钢疲劳-蠕变交互作用的试验分析

在540℃和565℃两种温度下进行了30Cr1Mo1V转子钢的疲劳-蠕变交互作用实验。采用Felltham公式建立了应变保持下应力与时间的关系;得到了应变循环幅保持不变、疲劳-蠕变交互作用下的循环应力-应变关系。根据等效应变概念建立了应变-寿命关系,并从分散度因子和标准偏差方面对等效应变法和线性累计损伤法的寿命预测有效性进行了比较;建立了等效应变的临界损伤公式和考虑硬度修正的等效应变寿命关系。试验结果表明,在预测寿命时等效应变法比线性累计损伤法具有更高的精度,等效应变的应力下临界损伤公式能够很好地预测实际损伤,考虑硬度修正的等效应变-寿命曲线和纯疲劳应变-寿命曲线基本一致。