小冲杆试验技术测试国产800HT合金高温蠕变性能研究

通过小冲杆蠕变测试技术,研究了国产高温镍铬铁合金800HT的高温蠕变性能。分别采用欧洲标准CWA 15267推荐方法(CWA方法)以及全经验关联方法(EFS方法)和改进Chakrabarty方法(MCH方法)对小冲杆蠕变试验数据进行处理。并对比了单轴蠕变试验结果与小冲杆蠕变试验的结果。结果表明,采用CWA方法处理800HT合金的小冲杆蠕变数据要优于EFS和MCH转换方法。在拟合800HT合金单轴蠕变数据时,考虑了屈服状态蠕变激活能Q_(c)^(∗)的Wilshire函数与800HT蠕变数据关联效果较好。利用小冲杆蠕变试验技术,能够满足确定国产800HT合金的高温蠕变性能的要求。

小冲杆法确定蠕变Norton参数

基于Chakrabarty薄膜伸张模型,推导出小冲杆蠕变的等效应变和应力表达式,将小冲杆蠕变试验得到的试样中心挠度-时间曲线化为试样中心蠕变应变-时间曲线,载荷转化为等效应力,通过非线性拟合应力、最小蠕变速率得到P91材料小冲杆试验的Norton蠕变参数。建立P91小冲杆蠕变的有限元模型并进行大量模拟,对蠕变第2阶段的试验结果和模拟结果进行对比分析,提出反向有限元的方法。结果表明:小冲杆蠕变试验能够得到材料蠕变参数,和单轴蠕变试验结果对比发现,采用反向有限元的方法比小冲杆蠕变试验能更加方便、快捷、准确地得到P91蠕变参数。

小冲杆试样蠕变试验分析P91钢缺口敏感度

以服役过的P91为对象,通过小冲杆蠕变实验,研究不同缺口长度对试样蠕变断裂寿命及断裂机理的影响.结果表明,不同缺口长度对试样的蠕变断裂寿命产生显著影响,且试样蠕变断裂寿命与缺口长度并不成比例,缺口长度l=4.00 mm试样蠕变断裂时间最短,l=5.25 mm试样蠕变断裂时间最长;断裂试样微观断口分析表明,不同缺口长度试样的断裂机理与裂纹起裂位置及扩展方向相关,进而表现为蠕变断裂寿命不同.

神经网络小冲杆试验法确定材料的蠕变性能

针对小冲杆试验提出了一种结合有限元模拟和神经网络来确定P91材料蠕变性质的方法,用小冲杆测试确定载荷条件下的材料状态。这是神经网络在小冲杆蠕变试验领域的拓展,其有限元模型采用基于Chakrabarty薄膜伸张理论的Norton蠕变准则模型。根据Norton蠕变法则,通过有限元得出一个由不同的蠕变性能参数组模拟获得的时间-位移曲线数据库。然后将小冲杆试验得到的一个时间位移曲线转化到训练好的人工神经网络,将模拟曲线数据库中的曲线与实验曲线进行对比,确定出与实际试验曲线最为吻合的模拟曲线,该条模拟曲线所对应的蠕变性能参数即为材料的蠕变性能参数。最后通过试验对反向方法得出的结果进行了验证。

小冲杆高温蠕变试验平台在力学实验教学中的应用

传统的蠕变力学实验方法已无法满足新工科背景下本科生与研究生创新性实验教学的需要,为了使本科生与研究生在开放性实验教学中掌握力学实验分析的基本方法与技能,基于小冲杆试验技术建立了一套微试样高温蠕变试验系统。该系统作为一个科研平台,由常规单轴蠕变试验机与独立设计制造的微试样试验装置构成,能够为无法制备常规标准试样的新材料或薄膜材料提供高温力学性能试验数据。同时,该试验系统也是一个综合性的试验平台,基于该平台,可以完成室温小冲杆试验、微试样蠕变试验、大变形测量以及弹塑性本构分析等力学实验教学。微试样高温蠕变试验平台将力学实验与科学研究相结合,满足了新工科创新教育的要求,有利于培养学生独立分析与研究的能力,为其未来的科研工作打下基础。