基于模拟退火粒子群算法与小冲杆试验确定材料塑性性能的方法

为了能够准确合理地从小冲杆试验曲线中获取材料的塑性参数,提出了一种基于模拟退火粒子群算法和有限元模拟获得材料断后伸长率及断面收缩率的方法。首先通过小冲杆试验获取X65、X70管线钢的载荷-位移曲线;其次利用模拟退火粒子群算法和有限元模拟相结合的方法,使得小冲杆模拟曲线逼近试验曲线,进而识别Johnson-Cook(J-C)本构模型参数;最后将识别的参数用于模拟单轴拉伸试验,从而获取材料断后伸长率和断面收缩率。该方法所获得的两种管线钢的断后伸长率、断面收缩率与单轴拉伸试验结果的最大相对误差分别为23.58%、3.70%。

尺寸效应对小冲杆试验方法评价拉伸性能的影响

为探究尺寸效应对小冲杆试验结果的影响,对镍基合金Incoloy 800H和低合金钢3Cr1MoV开展不同厚度试样(100~500μm)的小冲杆试验,并通过Ludwig硬化模型和有限元方法构建不同试样厚度下的力-挠度曲线和真应力数据库。基于数据库和小冲杆试验曲线获取不同试样尺寸下的真应力-塑性应变曲线。在此基础上预测了材料的强度性能,并建立了试样尺寸和流动应力以及强度性能的关系。结果表明,Incoloy 800H的拉伸性能随着试样厚度的减小逐渐增加,而试样尺寸对3Cr1MoV的拉伸性能影响很小。就拉伸性能对厚度不同的依赖关系进行探讨,为小冲杆试验方法预测拉伸性能时试样厚度的选择设计提供了依据。

柴油加氢循环20碳钢管道脆性爆裂原因

某化工厂柴油加氢循环20碳钢管道发生脆性爆裂。对该管道残片分别进行去应力退火处理和去氢处理,通过与未处理原始状态残片的显微组织和力学性能进行对比,并结合化学成分检测和断口形貌观察等方法对管道爆裂原因进行了分析。结果表明:管道材料在长时间服役后发生应变时效脆化,导致管道脆性爆裂;管道材料的氮元素含量相对偏高,且晶粒出现较大的变形,是发生应变时效脆化的主要原因。

离心泵叶轮断裂失效分析

通过断口宏观形貌分析、金相分析和扫描电镜观察等方法对离心泵叶轮的断裂进行了分析。结果表明,叶轮的断裂属于多源疲劳断裂,在其断口上可观察若干疲劳源。叶轮由于安装不当在工作过程中与泵盖摩擦,其表面可观察到明显的摩擦痕迹。疲劳裂纹从多个疲劳源处发展并彼此相连,最终导致叶轮发生断裂。

国产与进口Incoloy 800HT镍铬铁合金的高温性能对比

为实现苯乙烯过热蒸汽高温管道用Incoloy 800HT合金国产化,验证国产Incoloy 800HT合金性能特点,进行了国产与进口Incoloy 800HT镍铬铁合金的对比研究。通过金相显微镜、显微维氏硬度、高温拉伸试验、持久试验等方法,对比分析了两者显微组织和高温性能的差异。结果表明,进口材料与国产材料均为奥氏体组织,进口材料包含大量孪晶界;国产材料孪晶比例低,同时析出相沿轧制方向呈带状分布;两种材料的硬度水平相近。高温性能测试显示,进口材料的高温拉伸强度要优于国产材料。国产材料的持久强度相比进口材料偏低,但考虑到低载荷下持久强度高于API 530要求,故国产材料基本满足使用要求。

用于金属材料单轴本构关系估算的长条形试样小冲杆试验方法研究

常规的小冲杆试验技术获取宏观材料的力学性能主要是通过经验关联法。但是经验关联法受小冲杆试验装置和试样尺寸的限制,尚没有一个统一的、公认的经验关联公式。为实现小冲杆试验技术获得材料的半解析解公式,采用新型长条形小冲杆试样,基于能量等效原理并结合有限元计算,提出了关于该试样的Chen-Cai半解析方程的4个系数,进而提出了依据长条形小冲杆试样的载荷-位移曲线估算金属材料的单轴本构关系的新型试验方法。针对Q345R钢和904L不锈钢,新方法的单轴本构关系估算结果与单轴拉伸试验结果较为吻合。

小冲杆和压入测试技术获取材料真应力-应变曲线的对比研究

小冲杆和压入测试技术是测量在役设备以及涂层、焊缝等局部区域力学性能的有效途径。对两种测试方法获取材料真应力-应变曲线的准确性和抗干扰能力进行了对比研究。首先提出了基于材料数据库通过小冲杆或压入的载荷-位移曲线反求材料真应力-应变数据的统一方法;然后通过虚拟材料和2.25Cr1Mo钢对数据库方法的准确性进行了验证;最后对小冲杆和压入测试技术反求真应力-应变曲线的抗干扰能力进行了比较分析。结果表明,通过小冲杆法或压入法的载荷-位移曲线均能获得准确的材料真应力-应变数据,但是当载荷-位移曲线与材料响应存在偏差时,两种测试方法的抗干扰能力不同,当载荷-位移曲线的偏差为1%时,通过小冲杆曲线和压入曲线反求的真应力-应变数据误差分别为2.5%和8.7%;当载荷-位移曲线的偏差为0.5%时,通过小冲杆法反求的真应力-应变数据误差仅为1.2%,但是压入法求得的结果误差仍高达4.8%;相同偏差下,小冲杆法比压入法具有更好的抗干扰能力,增加压入深度时,压入法的抗干扰能力有所提高。

板式换热器参数化设计方法

传统的板式换热器设计通常采用二维CAD绘图技术来实现,只有删除重新绘图,这样不仅效率低,而且把大量的时间用于这些繁琐的修改上,不利于设计人员考虑和表达自己的思想[1-3]。为此,开发了一种新的设计方法即参数化设计方法[4],此方法基于PRO/E三维软件的参数化功能来实现的,其基本设计原理是通过参数化方程建立零部件间的空间协同关系,即一个零部件的尺寸发生改变,与之相邻的零部件其空间位置随之发生变动,相应地二维工程图及标注尺寸自动更新[5]。以可拆板式换热器为例,详细阐述参数化设计思路,以及如何提高设计效率、降低成本等方法。

基体表面粗化对氧化石墨烯涂层耐腐蚀性能的影响

金属表面的预处理往往是其涂层制备过程的重要步骤,为了探究碳钢表面状态对电泳沉积法制备氧化石墨烯涂层的影响,分别在粗化和抛光的碳钢表面制备了氧化石墨烯涂层,并通过激光散射仪测量了氧化石墨烯横向尺寸,采用三维表面测量仪对粗化碳钢表面形貌进行了表征,通过光学显微镜对涂层进行微观分析,并利用电化学工作站对涂层进行动电位极化曲线和电化学阻抗谱测试。结果表明:抛光面上的涂层有明显缺陷,疏松,其腐蚀电流密度是无涂层碳钢的1.5倍,阻抗值减小,耐腐蚀性能下降;较粗糙的表面有利于形成具有更均匀、致密的涂层,其腐蚀电流密度降低了10倍,阻抗值增大。表面粗化可以改善氧化石墨烯涂层质量,提升其耐腐蚀性能。