碲改质C70S6非调质钢的旋转弯曲疲劳性能

采用升降法和成组法对碲改质C70S6非调质钢进行旋转弯曲疲劳试验,研究了试样的旋转弯曲疲劳性能,分析了碲改质作用机理。结果表明:当置信度为95%,失效概率分别为10%,50%时采用升降法得到的疲劳强度分别为385.0,458.8 MPa,采用成组法时分别为379.9,432.0 MPa,两种方法所测疲劳强度均高于企业要求和未经碲改质C70S6非调质钢;试验钢中硫化物为MnS和Mn(S,Te),大多呈曲率半径小的椭球状,评级结果为细系1.5级,粗系2.0级,其尺寸小于国内未经碲改质C70S6非调质钢,与国外未经碲改质C70S6非调质钢相当;碲改质主要通过调控硫化物形态、减小硫化物尺寸来改善C70S6非调质钢的旋转弯曲疲劳性能。

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。

温度对铸造Al-Si9-Cu3-Fe1合金缸体力学性能与高周疲劳性能的影响

从实际铸造Al-Si9-Cu3-Fe1合金缸体上取样,分别在不同温度(室温、150、200、250℃)下进行拉伸和高周疲劳试验(104~107周次),获得了合金在不同温度下的力学性能、应力-寿命(S-N)曲线及疲劳极限,然后采用扫描电镜分析疲劳断口形貌。结果表明:随着温度的升高,合金的抗拉强度降低,断后伸长率增加;温度对合金高周疲劳性能的影响并不明显,这是因为疲劳极限在很大程度上决定于缺陷而非基体材料的性能。因此实际铸造缸体在不同温度下的力学性能差别较大,而高周疲劳性能差别较小。

冻融循环后高延性混凝土疲劳性能试验及S-N曲线研究

对高延性混凝土(HDC)进行75次和150次冻融循环后,进行单轴受压疲劳性能试验,研究其在不同应力水平、加荷频率下的疲劳变形特征和疲劳寿命。将常温养护条件下的试件与经过冻融循环试件的疲劳性能进行对比,建立适用于不同冻融条件下HDCS-N曲线模型。试验结果表明:经过常温养护条件下进行疲劳试验,得到疲劳寿命与加荷频率成正比,与应力水平成反比;经过冻融循环后进行疲劳试验,疲劳寿命较常温养护有明显减低,75次冻融循环后最高降低95.3%,150次冻融循环后最高降低97.3%;试件在疲劳破坏后,均具有较好的整体性,属延性破坏。对试验结果进行分析,以加荷频率、冻融次数作为参考值,建立不同冻融条件下HDC的S-N曲线模型,计算出HDC材料的疲劳折减系数:正常养护条件下为0.660~0.674,经过冻融循环后为0.589~0.612,下降约9.2%~12.6%。可为实际工程提供参考。

7B04铝合金搅拌摩擦焊S曲线控制与力学性能研究

针对7B04铝合金在FSW时易出现S曲线、接头强度偏低的问题,对3 mm厚7B04(O态)铝合金板材进行FSW焊接试验,通过焊缝S曲线形貌与成因的分析,针对其形成机制对焊接工艺进行了改进优化,发现优化后焊件S曲线缺陷可消除。力学性能测试和微观组织对比发现,有S曲线缺陷的焊缝强度198 MPa,消除S曲线后焊缝强度可提高到207 MPa。焊核区因发生动态再结晶,为细小等轴晶粒,热机热影响区、热影响区则因受热晶粒长大,晶粒尺寸大于母材。经固溶热处理后,新淬火应力状态下焊件抗拉强度可达到275 MPa,焊缝各区域晶粒尺寸均小于母材。通过断口扫描发现,热处理前,焊件断裂形式为韧性断裂,固溶处理后,断裂形式为第二相引起的晶内断裂和晶界断裂的混合型断裂形式。

LF6铝合金搅拌摩擦焊焊缝中S曲线对接头拉伸性能的影响

在铝合金搅拌摩擦焊中,当焊接规范参数选取不当时,焊缝中会出现一种S形曲线。采用圆柱右螺纹搅拌头,对铣去对接面氧化膜和不铣去对接面氧化膜的试样分别进行搅拌摩擦焊试验,研究焊缝中S线对接头性能的影响。结果表明:焊缝中的S线对接头的拉伸性能有影响。含有S线的试样沿焊缝上的S线断裂,断面呈"S"状;焊缝中无S线的试样在焊核中断裂,断面呈45°。焊缝中的S线使接头的强度下降。

工程p-S-N曲线的小子样预测方法研究

基于非嵌入多项式混沌(NIPC)展开及贝叶斯更新方法,提出一种中等寿命区p-S-N曲线的小子样预测方法。该方法运用较少应力水平下的小子样疲劳寿命数据样本,采用优化方法求解Basquin应力-寿命模型参数的样本数据;由此建立NIPC展开式并进行大子样抽样计算,通过大子样拟合优度检验,得其概率特性,继而拟合模型参数统计量与应力水平的关系。为改进模型参数统计量的预测精度,引入另一应力水平下的小子样试验数据,运用贝叶斯更新方法对模型参数统计量进行修正;由此通过Nataf变换对任意应力水平下模型参数进行抽样,代入模型计算获得疲劳寿命样本,进一步统计获得其概率分布,即完成基于小子样的p-S-N曲线预测。完成了铝合金2024-T3疲劳试验,各应力水平下试验寿命均落于预测概率疲劳寿命的上下95%分位数区间内,表明新方法得到的p-S-N曲线可有效预测疲劳寿命的概率特性。

S线微观形貌对搅拌摩擦焊接头力学性能的影响

以采用搅拌摩擦焊(FSW)技术焊接的6082-T6铝合金接头S线作为研究对象,研究通过电解抛光配合扫描电镜(SEM)观察法,揭示不同工艺参数下S线的微观形貌特征及其对力学性能的影响。结果表明:S线由微孔洞、微裂纹和氧化铝颗粒组成。当沿S线上分布有不连续的微孔洞或者微裂纹等缺陷时,伴随着接头力学性能的降低。

42 mm厚A7N01S-T5铝合金板双面搅拌摩擦焊接头组织及疲劳性能研究

对42 mm厚的A7N01S-T5铝合金板双面搅拌摩擦焊接头进行了组织分析、硬度测试。将接头分为上、中、下三层分别进行高频疲劳试验,通过S-N曲线、断口分析对接头疲劳性能进行研究。结果表明,焊核区微观组织为细小的等轴晶,热影响区组织相对母材有所粗化,前进侧热机影响区组织表现为高度扭曲变形,后退侧组织无明显变形;接头横截面中线的显微硬度分布呈"W"型,焊核区硬度相对母材有所下降,约为母材硬度的88%。距离焊缝中心约25 mm处的软化区硬度最低,约为母材硬度的72%;接头上、中、下三层疲劳极限相近,疲劳试样大多断裂于热影响区软化区,而"S"线缺陷的存在并未引发疲劳源。

非嵌入多项式混沌法在P-S-N曲线拟合中的应用

基于非嵌入多项式混沌展开法,提出一种中等寿命P-S-N曲线的拟合方法。将二参数Basquin S-N模型参数C视为随机变量,在小子样疲劳试验寿命样本基础上获取其小样本数据,由此建立多项式混沌展开式并计算参数C的统计量;通过展开式扩充参数C的样本量并检验概率分布类型,进而对参数C进行随机抽样,计算大子样样本疲劳寿命,统计获得不同可靠度下的疲劳寿命,拟合得到相应的P-S-N曲线。本文完成了铝合金2024-T3疲劳试验,并在不同样本量下利用本文方法获得了不同可靠度下的P-S-N曲线,与传统方法拟合结果误差均在5%以内,验证了本文方法的有效性。

A7N01S-T5铝合金接头疲劳性能研究

A7N01S-T5铝合金在现代化高速列车中应用广泛,而焊接是铝合金高速列车车体连接的最主要方式。据统计,铝合金结构件中90%的断裂是由承受重复性动载的焊接接头的疲劳破坏引起的。针对A7N01S-T5铝合金焊接接头疲劳性能进行研究,结果显示,试验所用试件中均有不同数量程度的气孔,且随着厚度的增加,气孔数量在呈上升趋势,致使厚板疲劳性能降低。

铁路扣件弹条用60Si2Mn弹簧钢力学性能试验研究

弹条是扣件系统最重要的零部件之一,通过弹条自身的弯曲和扭转变形产生扣压力作用在钢轨上,有效地保证钢轨和轨下基础结构之间的可靠连接。60Si2Mn热轧弹簧钢是我国生产扣件弹条的最主要的材料,但目前尚无该材料的疲劳极限及疲劳性能曲线等关键参数。针对当前铁路扣件弹条常用的60Si2Mn弹簧钢进行基本力学性能和疲劳性能试验,采用弹条生产工艺热处理的60Si2Mn弹簧钢标准试件,根据GB/T 228.1―2010中的金属材料拉伸试验方法进行单轴静力拉伸试验得到基本静力性能,其弹性模量约为201 GPa,屈服强度约为1 293 MPa,断裂强度约为1 430 MPa。采用成组试验法对试件进行应力比R=-1下4级试验应力水平的疲劳试验,并采用升降法对试件进行应力比为R=-1条件下5级试验应力水平的疲劳试验,得到不同应力水平下的疲劳寿命和指定寿命为107循环下的疲劳极限,60Si2Mn弹簧钢的中值疲劳极限为740 MPa。根据对数疲劳寿命符合正态分布的假设,通过最小二乘法分别对不同可靠度下的疲劳极限数据进行拟合,得到60Si2Mn弹簧钢的疲劳寿命和安全寿命曲线,其60Si2Mn弹簧钢的中值寿命曲线为(lg N)_(50)=9.334 4-2.142 4lg(S_(max)-740),可靠度为99%的安全寿命曲线为(lg N)_(99)=8.740 0-2.056 5lg(S_(max)-697)。本文采用的S-N曲线描述方法可以覆盖60Si2Mn弹簧钢的中、长寿命区,能更准确地反映弹条真实力学性能,为弹条疲劳损伤断裂机理及寿命预估提供更为可靠的试验数据。

轴流通风机风道“S”弯处设计及对风量的影响

文章介绍了煤矿用轴流通风机的工作方式和原理,并详细论述了通风道"S"弯处对风量损失的影响,以及通风道"S"弯处合理的设计方法。

Comparison of fatigue property between friction stir and TIG welds

The alloy 5052 was welded by friction stir welding （FSW） and tungsten inert gas （TIG） welding. The effect of welding processes （FSW and TIG） on the fatigue properties of 5052 aluminum-welded joints was analyzed based on fatigue testing, and the S-N curve of the joints were established. The results show that the fatigue properties of FSW welded joints are better than those of TIG welded joints. The fatigue strength is determined as 65 MPa under 106 cycling of fatigue life. The microstructure of joints is fine grains and narrow HAZ zone in FSW welds, which inhibit the growth of cracks and produce high fatigue life compared with that of TIG welds. Fracture morphologies also show that the fatigue fracture results from weld defects.

基于主S-N曲线法的搅拌摩擦焊接头疲劳性能分析

对壁厚4.0 mm的6005A-T6铝合金侧墙型材实施搅拌摩擦焊,分析焊后接头组织和疲劳性能,讨论了不同疲劳试验方案的可行性。采用等效结构应力计算法与Abaqus有限元分析相结合的方法,研究基于主S-N曲线法的铝合金型材搅拌摩擦焊接头疲劳性能,结果表明:设计L型卡具加载方案可行,试验夹具加载方式的不同对接头疲劳性能存在一定的影响;短螺栓L型卡具辅助弯曲疲劳试验可以很好地规避螺栓连接的影响,并且可实现预期的接头焊根位置开裂失效模式。对搭接接头在承受较为苛刻的载荷环境下,尤其焊根缺口位置出现较高应力集中时,疲劳寿命下降比较严重。经对疲劳试样断口分析,冷搭位置不具备连接强度。

S线对铝合金搅拌摩擦焊焊接接头性能的影响

为分析S线对铝合金搅拌摩擦焊接头性能的影响,对铝合金搅拌摩擦焊接头S线形貌进行金相和扫描电镜观察,统计了焊接工艺参数与S线形成的关系,并进行弯曲、拉伸等试验。结果表明,大多数焊接工艺参数下都会产生S线。在焊速相对较低及搅拌头转速较高的焊接参数下S线对接头面弯性能产生不利影响。

利用压电陶瓷促动器和力传感器测试有机薄膜的力学性能

利用压电陶瓷促动器和力传感器搭建了一套针对有机材料力学性能的压入测试设备,测试了6种有机薄膜:聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯(PE)、聚酰亚胺(PI)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚二甲基硅氧烷(PDMS),并利用本课题组以前提出的拟合方法,拟合了这些材料的载荷曲线并计算得到其相应的杨氏模量,为验证本文所搭建设备的可行性与准确性,对比了所搭建的压入测试设备与纳米压痕仪的测试结果。纳米压痕仪是通过改变载荷同时测试压入深度来获得载荷曲线的,而本文所搭建压入测试设备正好相反。本设备使用更方便,成本更低,无需严苛的测试环境和测试条件,甚至无需制备样品,可以进行原位实时测量,也可以作为机器人感知材料力学性能的“手指”,或者用于便携式材料力学性能测试仪。

高强度钢板焊接接头疲劳性能研究

为探索转向架构架轻量化之路,文章采用典型焊接接头疲劳试验方法,对WYS700、Q460ME、16MnDR三种不同强度等级的钢板进行了对接焊接接头疲劳性能测试,根据测试数据绘制了这三种钢板对接焊接接头的S-N曲线,并与IIW标准中规定的对接接头的疲劳极限进行了对比。结果表明:WYS700、Q460ME、16MnDR三种焊接接头在极限疲劳寿命(循环次数N=10^(7))下,疲劳极限分别为203.75 MPa、198.88 MPa、203.33 MPa,三者相差不大,WYS700、Q460ME的S-N曲线斜率相近,16MnDR的S-N曲线斜率比前两者小,曲线显得更加平缓,说明在现有的焊接工艺下,通过提升母材强度不能提升焊接接头疲劳强度;与IIW标准中规定的对接接头在N=10^(7)下的疲劳极限41.5 MPa,N=2×10^(6)下的疲劳极限71 MPa相比,三种材质的焊接接头试验值远大于该标准要求值。

阵列声波测井在致密砂岩气藏含气性评价中的应用

四川盆地中部地区天府气田中侏罗统沙溪庙组致密砂岩气藏是近年来勘探的热点和重点,但有别于常规砂岩气藏,此类气藏岩性复杂、储集条件差,常规的电法测井难以准确反映储层含气性的变化。选取阵列声波测井,进行曲线含气敏感性分析,优选纵波时差差值法、拉梅系数—体积压缩系数曲线重叠法,对储层的含气性进行评价。并进一步开展岩石不同饱和度状态下声速实验,探索通过阵列声波测井定量计算储层含气饱和度的方法。研究结果表明:①针对川中地区致密砂岩储层,基于阵列声波测井的曲线包络面法,相较于电法测井含气性测井解释符合率明显增加,能够较好地对致密砂岩储层含气性进行评价;②综合纵横波速度比和体积模量计算含水饱和度,与密闭取心得到的含水饱和度相关性较好,可为致密砂岩储层划分和参数计算提供依据,对四川盆地其他致密砂岩储层含气性评价具有指导作用。

超声冲击对转向架焊接十字接头表层组织及疲劳性能的影响

采用HJ2-Ⅱ型超声冲击机对转向架常用16MnR钢十字接头焊趾进行超声冲击处理.采用高分辨透射电镜对冲击后的十字接头焊趾区域表面微观组织进行了分析,利用EHF-EM200K2-070-1A疲劳试验机对16MnR焊态和超声冲击态十字接头进行了疲劳性能的对比试验研究.结果表明,超声冲击后在焊趾及其附近区域获得纳米化组织,超声冲击前后接头试样均断于焊趾;焊态十字接头的条件疲劳极限(2×106)为158 MPa,冲击态十字接头的条件疲劳极限(2×106)为236 MPa,条件疲劳极限提高了49%左右,接头的疲劳寿命延长了45～52倍.超声冲击在提高16MnR十字接头疲劳性能方面具有显著的效果.