基于断裂力学的腐蚀钢丝疲劳S-N曲线研究

高强冷拔钢丝因其优异的力学性能被广泛应用于缆索承重结构,服役过程中钢丝腐蚀与断裂威胁着结构安全。钢丝腐蚀后表面的蚀坑因应力集中效应易产生疲劳裂纹,因此腐蚀钢丝剩余疲劳寿命主要取决于裂纹的扩展阶段,且裂纹扩展受到腐蚀程度(初始损伤)的显著影响。精确表征腐蚀程度并准确评估服役期钢丝腐蚀后的剩余寿命,仍是亟待解决的维修难题。首先采用蚀坑最大深度表征钢丝腐蚀程度,以应力强度因子幅作为裂纹扩展驱动力指标,基于断裂力学的Paris公式建立受拉钢丝裂纹扩展理论模型,进而推导腐蚀钢丝的疲劳S-N曲线。大量既有的腐蚀钢丝疲劳试验结果与理论预测值的比较验证了所提理论模型及疲劳S-N曲线的合理性和有效性。含多个蚀坑的钢丝裂纹扩展有限元模拟表明,等效单裂纹适用于多腐蚀坑钢丝疲劳寿命的简化分析。参数分析表明,蚀坑深度和腐蚀环境是腐蚀钢丝疲劳强度的关键影响因素,而应力比和疲劳加载频率影响较小,所提出的S-N曲线在钢丝常规服役条件下适用于评估其剩余寿命,可得到合理的预测结果。基于断裂力学所提的理论方法和疲劳S-N曲线可为腐蚀钢丝的疲劳强度和寿命评估提供参考。

高压管汇材料疲劳性能测试及P-S-N模型曲线的拟合

高压管汇作为压裂设备中的主要易损件之一,其失效危害较大。它的失效原因主要是疲劳、冲蚀、腐蚀或者材料缺陷引起的刺漏和爆裂,其中尤以疲劳失效最不可预估。目前,对于高压管汇材料的疲劳性能研究不够深入,为解决高压管汇材料疲劳寿命的准确描述问题,以某国产高压管汇材料为例,进行了一系列疲劳试验,并基于试验数据,采用多种分布模型和不同S-N模型进行拟合分析,得出综合评价拟合能力最强的P-S-N模型。结果表明,该材料在中长疲劳寿命区,Weibull三参数模型在7级应力水平下综合评价能力最好;在存活率分别为50%、90%、99%、99.9%时,指数S-N模型的拟合系数均大于0.98,拟合能力最好。得出的P-S-N模型曲线可以为高压管汇的疲劳寿命以及安全设计提供依据。

基于N掺杂Ti_(3)C_(2)MXene量子点的荧光探针用于Hg2+和S2-的传感检测

基于N掺杂Ti_(3)C_(2) MXene量子点(N-Ti_(3)C_(2) MQDs)荧光探针和配位相互作用,构建了一种检测Hg^(2+)和S^(2-)的“开-关-开”型荧光传感新方法.研究发现,制备的N-Ti_(3)C_(2) MQDs发射蓝色荧光(λem=440 nm),荧光量子产率为15.7%.Hg^(2+)与N-Ti_(3)C_(2) MQDs表面的—NH2,—COOH,—OH等官能团产生选择性配位作用,导致N-Ti_(3)C_(2) MQDs体系荧光猝灭.当加入S^(2-)后,由于S^(2-)与Hg^(2+)之间强的结合力,形成HgS沉淀,从而使N-Ti_(3)C_(2) MQDs体系荧光恢复.基于该原理,构建了一种“开-关-开”型荧光传感方法,实现了对Hg^(2+)和S^(2-)的定量检测.N-Ti_(3)C_(2) MQDs探针的荧光强度与Hg^(2+)浓度在0.02~200μmol/L范围内呈良好线性关系,检出限为10 nmol/L(S/N=3);与S^(2-)浓度在0.07~150μmol/L范围内呈良好线性关系,检出限为30 nmol/L(S/N=3).该方法具有成本低、操作简单、灵敏度高和选择性好等特点,并可用于水样中Hg^(2+)和S^(2-)的检测.

多孔n-GaN/p-Zn_(x)Cu_(1-x)S异质结的制备及紫外探测性能研究

本文首先采用紫外光辅助电化学刻蚀(UV-EC)方法制备出了孔隙密度为1.51×10^(10)cm^(-2)、平均孔径为38 nm的多孔n-GaN薄膜;随后在其上通过水浴法沉积了一系列Zn_(x)Cu_(1-x)S复合薄膜,x为0.0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0,形成的多孔n-GaN/p-Zn_(x)Cu_(1-x)S异质结带隙在2.34~3.51 eV调控;最后基于这些异质结构建出p-n结型紫外探测器。I-V曲线结果表明这些探测器均具有良好的整流特性,特别是n-GaN/p-Zn_(0.4)Cu_(0.6)S探测器性能最优。在暗态下,I_(+3 V)/I_(-3 V)约为1.78×10^(5);在偏压为-3 V、光功率密度为432μW/cm^(2)(365 nm)的条件下,光暗电流比超过10^(3),上升/下降时间为0.09/39.8 ms,响应度(R)为0.352 A/W,外量子效率(EQE)为119.6%,探测率(D^(*))为3.21×10^(12)Jones。I-t曲线结果表明,多孔n-GaN/p-Zn_(x)Cu_(1-x)S异质结紫外探测器在连续开-关光循环过程中拥有稳定的光电流响应。该研究为制备异质结紫外探测器提供了一定的理论指导和实验数据。

复合材料层压板S-N曲线模型的综述与评估

S-N模型是分析预测材料及其结构疲劳寿命的重要基础。本文对复合材料层压板的S-N曲线模型进行了全面综述,并将其归纳为基于数据拟合思想的经验模型和考虑损伤机理的半经验模型。研究发现,应力比是S-N模型需要考虑的关键载荷参数,而包含应力比的半经验模型较少、经验模型更为匮乏。拟定了模型评估五个基本标准,选取了两种材料体系、不同铺层结构层合板在不同应力比条件下的八组疲劳数据,对典型S-N模型的表征能力进行了分析评估。结果表明:Weibull模型、Wu模型和Epaarachchi模型在不同疲劳影响因素下均能表现出较强的拟合能力,整体拟合精度较高,而且Weibull模型和Wu模型具有拟合S-N曲线全区间的能力;Basquin模型虽然在理论和工程中经常使用,但预测精度通常并不理想;相较于不包含应力比的模型,包含应力比的模型其表征精度通常比较差,适用范围反而受限;同时,与半经验模型相比,经验模型通常满足边界条件,对不同形式S-N曲线的拟合优度更高,适应能力更强,且适用范围更广。

基于S-N曲线的汽车波纹管位移循环载荷寿命研究

建立了汽车波纹管有限元模型,研究了位移循环载荷对汽车波纹管寿命的影响规律,探明了汽车波纹管不同结构参数与等效应力、应变和疲劳寿命之间的关系,并通过正交试验优化了波纹管结构参数。分析了疲劳失效后309S不锈钢汽车波纹管微观组织。结果表明:随着位移循环载荷增大,波纹管疲劳寿命降低,疲劳寿命有限元结果和试验结果误差小于8.8%。增大波高、波距、波宽及减小壁厚有利于提高波纹管疲劳寿命,通过正交试验优化,等效应力由670.5 MPa减小到582.3 MPa,疲劳寿命由80060次增加到241450次。在水涨成形阶段,由于冷变形产生了部分马氏体,位移循环载荷作用下波纹管断裂处硬度接近200 HV,波峰处有明显的裂纹,其内部存在疲劳特征。

GENERALIZED FORELLI-RUDIN TYPE OPERATORS BETWEEN SEVERAL FUNCTION SPACES ON THE UNIT BALL OF C^(N)

In this paper,we investigate sufficient and necessary conditions such that generalized Forelli-Rudin type operators T_(λ,τ,k),S_(λ,τ,k),Q_(λ,τ,k)and R_(λ,τ,k)are bounded between Lebesgue type spaces.In order to prove the main results,we first give some bidirectional estimates for several typical integrals.

基于等效结构应力法的高强钢焊接结构低温主S-N曲线

现有的疲劳S-N曲线已不再适用于北极的低温环境,为了评估北极海洋工程设备材料的低温疲劳寿命,有必要建立金属结构尤其是焊接结构的低温疲劳S-N曲线。本文基于等效结构应力法,计算出Q690高强钢管环焊缝的主S-N曲线,并通过共振疲劳试验对该方法进行了验证。在此基础上,结合大量的高强钢焊接结构试验结果,将温度敏感因子c引入到低温疲劳主S-N曲线的推导中,首次建立了基于低温金属焊接结构的主S-N曲线,并对文献中的疲劳S-N试验数据和ASME中的修正方法进行了对比和验证。结果表明,等效结构应力法能够较准确地计算出焊缝疲劳S-N曲线,推导出的金属焊接结构低温主S-N曲线与试验曲线吻合较好,能够满足低温地区工程要求,可为高强钢焊接结构在北极地区低温环境中的广泛应用提供理论指导。该方法可以为金属焊接结构的低温疲劳研究节省大量的成本,减少非标准试验操作造成的不必要的误差。这对北极海洋工程设备的设计、安全运行和疲劳评估具有重要意义。

首批N,S-二乙酰半胱氨酸国家药品对照品的研制

目的:研制首批N,S-二乙酰半胱氨酸国家药品对照品,用于氨基酸类药品有关物质的检查,控制相关药品质量,保证患者用药安全。方法:采用高效液相色谱、红外吸收光谱、高分辨质谱及核磁共振谱对N,S-二乙酰半胱氨酸化学结构进行确证,检查其水分、炽灼残渣、无机离子、残留溶剂、有关物质等杂质的含量,采用液相色谱法、核磁共振谱定量法及质量平衡法对其含量进行测定和计算,并采用质量平衡法对其含量进行赋值,考察了其引湿性、均匀性和短期稳定性。结果与结论:试验确证了N,S-二乙酰半胱氨酸的分子结构,测得水分为0.05%,无机离子为0.21%,有关物质为0.90%,未检出残留溶剂。以质量平衡法赋值首批N,S-二乙酰半胱氨酸对照品,含量为98.8%。本批次对照品含量分布均匀,试验结果证明N,S-二乙酰半胱氨酸短期内稳定。

采用两步炭化法和熔盐模板法制备N、S共掺杂煤基硬炭及共储钠性能

硬炭因资源丰富、结构稳定及安全性高等优势,已成为钠离子电池常用阳极材料。其中,煤基衍生硬炭受到了广泛的关注。本工作以长焰煤为碳源,硫脲为氮硫源,NaCl为模板,通过两步炭化工艺和杂原子掺杂相结合的方法合成了N和S共掺杂的煤基硬炭(NSPC1200)。两步炭化过程在调节碳微晶结构和扩大层间距方面发挥了重要的作用。N和S的共掺杂调节了炭材料的电子结构,赋予其更多的活性位点;此外,引入NaCl作为模板有助于孔结构的构建,有利于电极和电解质之间的接触,从而实现Na+和电子的有效传输。在协同作用下,样品NSPC1200表现出优异的储钠能力,在20 mA g^(−1)电流密度下呈现314.2 mAh g^(−1)的可逆容量。即使在100 mA g^(−1)下循环200次,仍保持224.4 mAh g^(−1)的比容量。这项工作成功实现了策略性调整煤基炭材料微观结构的目标,最终获得了具有优异的电化学性能的硬炭阳极。

数论函数方程(φ_(2)(n))^(2)=S(SL(n^(k)))的正整数解

设n是正整数,利用初等数论的方法和广义Euler函数φ_(2)(n)、Smarandache函数S(n)、Smarandache LCM函数SL(n)这3个函数的基本性质,讨论当k=2,5时数论函数方程(φ_(2)(n))^(2)=S(SL(n^(k)))的可解性,并给出了这2个方程相应的所有正整数解。研究结果丰富了数论函数方程的研究内容。

数论函数方程kφ(n)=11φ_(2)(n)+S(SL(n^(37)))的正整数解

利用Euler函数φ(n)、广义Euler函数φ_(2)(n)、Smarandache LCM函数SL(n)和Smarandache函数S(n)的性质,并结合初等数论的方法,讨论了数论函数方程kφ(n)=11φ_(2)(n)+S(SL(n^(37)))的可解性,证明了该方程只有k=1,6,7,15,31,46,51时有正整数解,并给出了它的所有正整数解。研究结果丰富了数论函数方程可解性的内容。

N,S-CQDs/Mn_(0.5)Cd_(0.5)S的制备及光催化产氢性能

采用水热法制备了氮、硫共掺杂碳量子点(N,S-CQDs),并用超声辅助法合成了N,S-CQDs修饰的Mn_(0.5)Cd_(0.5)S(MCS)复合光催化材料.研究表明,在模拟太阳光照射下,质量分数为1%的N,S-CQDs/MCS的光催化产氢速率显著提高,为34159.25μmol/(g·h),是MCS的1.63倍,是质量分数为1%的CQDs/MCS的1.14倍.此复合物光催化产氢性能的提高主要归因于N,S-CQDs优异的电子迁移能力以及MCS与N,S-CQDs之间的紧密接触.

(S,N)-余蕴涵的性质及其等价刻画

作为布尔逻辑中蕴涵的推广,模糊蕴涵的各种不同构造和等价刻画成果丰富,但对模糊蕴涵的对偶算子——模糊余蕴涵研究较少。本文首先借助三角余模S和模糊否定N构造了(S,N)-余蕴涵;其次讨论了(S,N)-余蕴涵包括输入律在内的若干性质和((J_(S,N))_(φ),S)满足输入法则LI的等价刻画;最后给出(S,N)-余蕴涵的等价刻画。研究结果完善了模糊蕴涵理论。

基于小样本量的航空发动机材料高低周复合疲劳P-S-N曲线优化方法

航空发动机材料的高低周复合疲劳P-S-N曲线是评估转子部件寿命的重要依据。然而,P-S-N曲线的确定对实验时间和材料成本均有较高的要求。基于物理信息机器学习方法,提出了基于小样本量的高低周复合疲劳P-S-N曲线的优化处理方法。该方法将等效寿命原理及寿命分布一致性判据通过损失函数引入极限学习机(ELM)模型,并考虑了上层输入变量和下层ELM模型参数的双层优化策略。随后通过应用疲劳实验数据,对比分析该方法与数据驱动机器学习方法以及传统P-S-N曲线拟合方法进行。结果表明:该方法不仅有效地解决了拟合过程中应力水平与高低周复合疲劳寿命标准差不呈线性关系的问题,且拟合得到的概率疲劳寿命分布与母体真值更为接近,具有较高的准确性。

HRB400级钢筋母材疲劳性能试验及P-S-N曲线确定

针对HRB400、HRBF4002种型号及16 mm、20 mm、25 mm、32 mm 4种不同直径的钢筋母材,研究了高强钢筋母材疲劳性能的试验,其应力比为0.4。通过试验结果对比分析不同直径对钢筋疲劳性能的影响,利用数据统计方法对试验结果进行了统计分析并获得了S-N和P-S-N曲线。试验结果表明:对于HRB400与HRBF4002种型号的钢筋来说,其均具有随钢筋直径增大,钢筋母材的疲劳性能不断降低的规律;对比HRB400与HRBF4002种型号的钢筋母材疲劳性能发现,HRBF400级钢筋母材疲劳性能优于HRB400级;分析HRB400与HRBF4002种型号高强钢筋不同直径的总体数据样本,发现400级高强钢筋在中长寿命区的m值约为5.346,同时确定了总体样本下的P-S-N曲线,为400级高强钢筋在后续的疲劳设计及工程建设等方面提供了理论参考。

基于n阶S形曲线的SCARA多目标运动规划

为了对SCARA机器人运动过程中产生的振动进行有效抑制,首先,建立了SCARA机器人的简化浮动坐标法动力学模型;然后,利用n阶S形曲线构造了同时对定位时间和SCARA机器人受到的冲击进行优化的多目标优化模型;最后,采用基于Kriging模型的NSGA-Ⅱ算法对优化问题进行求解。得到的多目标优化问题的Pareto前沿表明,四阶S形曲线的定位时间与三阶S形曲线大致相当,但是引起的冲击远小于三阶S形曲线。对优化结果的仿真也表明,以四阶S形曲线驱动的SCARA机器人运行过程更平滑,产生的残余振动也远小于三阶S形曲线。研究表明,四阶S形曲线具备比三阶S形曲线更加优良的振动抑制性能,在工程中具有广泛的应用价值。

臭氧胁迫对水稻生长以及C、N、S元素分配的影响

采用开顶式气室(Open-top Chamber,OTC),对水稻"3694繁"(Oryza sativa L.,3694 Fan)在浙江嘉兴进行田间原位臭氧(O3)熏气实验,研究不同臭氧浓度熏气对水稻生长以及C、N、S元素分配的影响。实验设置分4个水平:过滤大气组(CF,10nL/L)、自然大气组(NF,40 nL/L)和两个不同浓度的臭氧处理组(O3-1:100 nL/L;O3-2:150 nL/L)。主要结果表明:(1)开始臭氧熏气时,各个处理组单茎水稻各组分生物量没有差异.在熏气后期(水稻成熟期),臭氧处理使单茎水稻根、茎和穗生物量显著下降,根冠比降低,株高显著降低,表明臭氧胁迫增加水稻地上部分的干物质分配,且对株高的影响可能大于对地上生物量的影响;(2)臭氧处理使水稻根和茎C元素含量下降,叶C元素含量上升,表明臭氧胁迫提高了叶片中碳分配,而降低了根和茎的碳分配;(3)各个组分N元素含量上升和碳氮比下降;(4)茎、叶和穗S元素含量上升,可能会增强水稻抗氧化系统的作用,从而抵抗臭氧胁迫。所有实验结果表明臭氧浓度升高会对水稻生长产生严重不利影响,从而导致水稻各个组分的C、N、S元素分配格局发生改变。

LZ50钢概率疲劳S-N曲线外推新方法

基于Basquin关系,提出了将中短寿命概率疲劳S N曲线合理外推到长寿命范围的疲劳极限参数法。要求外推曲线依概率平滑通过相应的概率疲劳极限点。通过对LZ50车轴钢试验数据分析,与现有直接法和2m-1指数法比较表明,本文提出的外推方法是合理的;无疲劳极限试验数据时,可采用2m-1指数法,不宜采用安全裕度过大的直接法。根据本文方法建立了LZ50钢概率疲劳外推曲线。

基于主S-N曲线法的焊接结构虚拟疲劳试验理论与应用

讨论了焊接结构虚拟疲劳试验技术的必要性与可行性.围绕美国机械工程师协会ASME(2007)标准中公开发表的用于焊接结构疲劳寿命评估的一个新方法:主S-N曲线法,进行了理论探讨,并认为它是基于焊接结构疲劳破坏机理的,因而比基于名义应力的方法更适合被选择为焊接结构虚拟疲劳试验的核心算法.介绍了两个典型的工程应用案例.结果表明,在设计阶段,基于主S-N曲线的焊接结构虚拟疲劳试验技术,可以有效地识别复杂焊接结构上每一条焊缝上的应力集中,这对设计修改具有很好的指导意义.