多次弯曲循环下细径管结构变化对管内流动的影响分析

针对多次弯曲循环下细径管内结构变化对管内流动的影响问题开展了弯曲循环试验以及管内气体流动数值模拟研究,获得了不同弯曲循环次数下的细径管内结构尺寸变化情况,认识了多次弯曲循环下细径管的结构变化规律;建立了能较真实地反映试验情况的三维计算模型,获得了结构变化对管内流动特性的影响。

隔水管挠性接头弯曲循环试验研究

为了验证隔水管挠性接头的弯曲疲劳寿命、耐磨性能和密封性能,对其弯曲循环性能开展了试验研究,并研制了挠性接头弯曲循环试验装置。该装置主要由试验架、循环偏摆系统和静水压系统组成。试验时将隔水管挠性接头安装于试验架内,由循环偏摆系统驱动挠性元件总成循环弯曲,并检测循环次数,静水压试验系统向隔水管挠性接头内腔注水、加压,模拟隔水管系统向隔水管挠性接头施加轴向拉力,并检测其密封性能。顺利完成了隔水管挠性接头在同一挠曲平面内±5°范围内100 000次弯曲循环试验及静水压密封试验。试验结果表明:隔水管挠性接头的弯曲疲劳性能、耐磨性能和密封性能均达到设计要求;试验装置功能齐全、性能可靠,满足了隔水管挠性接头的弯曲循环试验要求。

循环弯曲载荷下船体梁的极限纵强度

根据递增塑性破坏的强度准则，详细讨论了循环弯曲载荷下船体梁的非弹性变形性能。给出了循环弯曲载荷下船体梁极限强度的简化分析方法。进行了纵筋加强箱形薄壁梁模型的循环弯曲试验。理论计算与试验结果作了比较，两者吻合较好。

等温循环弯曲对镁合金板材性能影响的研究

对AZ31B镁合金板材在443K、483K和523K三个温度下,在模具上进行不同道次的等温循环弯曲试验,对试验工艺进行了研究。利用金相显微镜和X射线衍射观察并且测量了该工艺条件下镁合金板材微观组织和宏观织构的变化情况。结果显示,在443K和483K温度下,主要由孪晶来协调变形,并且在孪晶带附近产生了最初的再结晶晶粒,在523K时,最初再结晶晶粒产生在晶界处。在483K循环弯曲3个道次的情况下,其室温延伸率由12.4%提高到17.1%,提高约为42%,其基面织构最大相对强度由9.8降到了5.75,但室温下抗拉强度基本不变。

循环旋转弯曲变形中65Cu-35Zn黄铜管显微组织和力学性能的演变

为了细化65Cu−35Zn黄铜管的晶粒尺寸,并改善其力学性能,进行不同变形条件下的循环旋转弯曲(CRB)实验。利用光学显微镜、EBSD和常温拉伸实验,对变形后管材的显微组织和轴向力学性能进行研究。为了获得变形过程中黄铜管的累计有效塑性应变,对黄铜管不同变形条件下的CRB进行有限元模拟。结果表明,常温变形条件下,黄铜管的平均晶粒尺寸随旋转时间的增加而减小;在200℃变形条件下,其平均晶粒尺寸随弯曲角度的减小而减小。随着累计有效塑性应变的增加,变形后黄铜管平均晶粒尺寸减小率呈现增大趋势,其抗拉强度呈现波状增加,而伸长率呈现先增加后迅速减小的趋势。

连续管在内压和循环弯曲作用下的试验研究

连续管在稳定内压和循环弯曲的复合载荷作用下会出现直径增长和壁厚减薄。阐述了连续管直径增长、壁厚减薄的机理,并在不同内压下对外径38.1mm的QT-80连续管进行了变形试验研究。研究结果表明,内压为0时,直径不增长,有内压时,直径出现增长;内压越高,连续管直径增长速率越大;有内压时,随着循环次数的增加,椭圆度逐渐变大、壁厚减薄、直径增长。在40 MPa内压下,最大的直径增长率高达8%,壁厚减薄率高达19%,椭圆度超过8%。

BGA封装循环弯曲试验与温度循环试验的关系

随着手持式产品在IC封装可靠性的需求增加,业界正在研究可减少时间与成本的可靠性评估方式。就我们所知,温度循环试验(thermal cycle testing)是验证焊点可靠性的重要测试之一,但其验证往往需要很长时间才知道结果。为了缩短验证时间,文章研究机械疲劳性试验取代温度循环试验的可能性。选择四点循环弯曲试验(cyclic bending test)为研究的重点,在JEDEC22-B113规范中的定义,四点循环弯曲试验条件包含频率跟位移来仿真实际的条件。

弯曲应力状况下微型BGA封装可靠性比较研究

微型球栅阵列(μBGA)是芯片规模封装(CSP)的一种形式,已发展成为最先进的表面贴装器件之一。在最新的μBGA类型中使用低共晶锡-铅焊料球,而不是电镀镍金凸点。采用传统的表面贴装技术进行焊接,研讨μBGA的PCB装配及可靠性。弯曲循环试验(1000～-1000με),用不同的热因数(Qη)回流,研究μBGA、PBGA和CBGA封装的焊点疲劳失效问题。确定液相线上时间,测定温度,μBGA封装的疲劳寿命首先增大,接着随加热因数的增加而下降。当Qη接近500s·℃时,出现寿命最大值。最佳Qη范围在300～750s·℃之间,此范围如果装配是在氮气氛中回流,μBGA封装的寿命大于4500个循环。采用扫描电子显微镜(SEM),来检查μBGA和PBGA封装在所有加热因数状况下焊点的失效。每个断裂接近并平行于PCB焊盘,在μBGA封装中裂纹总是出现在焊接点与PCB焊盘连接的尖角点,接着在Ni3Sn4金属间化合物(IMC)层和焊料之间延伸。CBGA封装可靠性试验中,失效为剥离现象,发生于陶瓷基体和金属化焊盘之间的界面处。

弯曲应力状况下微型BGA封装可靠性比较

文中采用传统的表面贴装技术进行焊接,研讨μBGA的PCB装配及可靠性。弯曲循环试验(1000με～-1000με),用不同的热因数(Q_η)回流,研究μBGA、PBGA和CBGA封装的焊点疲劳失效问题。确定液相线上时间,测定温度,μBGA封装的疲劳寿命首先增大,接着随加热因数的增加而下降。当Q_η接近500s·℃时,出现寿命最大值。最佳Q_η范围在300 s·℃～750s·℃之间,此范围如果装配是在氮气氛中回流,μBGA封装的寿命大于4 500个循环。采用扫描电子显微镜(SEM),来检查μBGA和PBGA封装在所有加热因数状况下焊点的失效。每个断裂接近并平行于PCB焊盘,在μBGA封装中裂纹总是出现在焊接点与PCB焊盘连接的尖角点,接着在Ni_3Sn_4金属间化合物(IMC)层和焊料之间延伸。CBGA封装可靠性试验中,失效为剥离现象,发生于陶瓷基体和金属化焊盘之间的界面处。

高低周循环弯曲金属梁强度弱化至破坏的模拟

基于全程耗散新弹塑性模型,给出金属梁高低周弯曲疲劳破坏的全程统一模拟结果.在不涉及通常引入的损伤变量及特设失效判据的基础上,直接表征金属梁在循环弯曲过程中弯曲强度全程渐变弱化直至丧失的复杂行为.在考虑金属材料从强化到软化转变的基础上,导出金属梁在循环弯曲过程中截面上非均匀应力-应变和弯矩-曲率的显式关系,并分析金属梁的非线性循环弯曲响应及强度弱化效应,由此直接导出破坏循环数随曲率幅值变化的弯曲疲劳特征曲线,无须借助较为耗时的有限元手段.数值结果表明模型预言与梁循环弯曲的实际疲劳特征一致.

AZ31镁合金板材双向循环弯曲的孪晶组织及织构

采用等温双向循环弯曲工艺(bidirectional cyclic bending technology,BCBT)改善了AZ31镁合金板材的微观组织、织构和力学性能。循环弯曲变形能够产生压缩变形与拉伸变形的交替变化,使镁合金材料发生压缩变形→孪晶组织形成→发生动态再结晶→孪晶消失→晶粒细化的组织演变过程,形成分布均匀的细小的晶粒组织,改善了镁合金材料性能。AZ31镁合金板材在变形温度为483 K时经过3个道次的等温双向循环弯曲变形后,基面织构得到明显弱化,织构强度由原始9.59降低到变形后3.54,平均晶粒尺寸为12.2μm。在变形温度443 K,经过1个道次变形后,AZ31镁合金板材的抗拉强度为325 MPa,屈服强度为225 MPa。与原始坯料力能参数相比,抗拉强度提高了19%,屈服强度提高了28%。当变形温度483 K循环变形3道次时,材料的伸长率为17.1%,比原始材料提高了42%。

等温循环弯曲对镁合金板材组织及力学性能的影响

对AZ31B镁合金板材在不同温度下进行了不同道次的等温循环弯曲试验,分析了镁合金板材微观组织和宏观织构的变化情况。结果表明,在变形温度为443K和483K时,主要由孪晶来协调变形,并且在孪晶带附近产生了最初的再结晶晶粒;在变形温度为523K时,最初再结晶晶粒产生在晶界处。在变形温度为483K循环弯曲3个道次的条件下,其室温伸长率达到17.1%,而原始AZ31B镁合金板材的室温伸长率为12.4%。其基面织构最大相对强度由9.80降到了5.75。

椭球缺陷连续管疲劳寿命分析

为防止连续管在作业过程中突然断裂,对含缺陷连续管的疲劳寿命要有一定的预测。用有限元模拟含不同尺寸椭球缺陷的连续管在零内压情况下卷绕矫直过程中的变形和疲劳,并分别用等效应变法和临界面法估算出相应的疲劳寿命,绘制成相应图表。缺陷尺寸包括其他方向上尺寸不变情况下的不同长度、不同深度和不同宽度。缺陷尺寸变化,疲劳寿命也会相应变化,其中长度方向变化对连续管疲劳寿命的影响大于深度方向和宽度方向的影响。研究结果有助于提高连续管设计水平和连续管使用寿命的预估能力,有助于减少疲劳事故所造成的人员和财产损失。

动态力学载荷对超细镀金钼丝力学与电学性能的影响

为探究超细金属纱线在力学循环加载后的弯曲刚度下降和能量耗散行为,对不同结构镀金钼丝纱线进行了50次循环弯曲和200次往复摩擦实验,并对摩擦前后的表观形态、拉伸性能和电学性能进行了比较。基于镀金钼丝纱线的微观形貌和实验结果,结合能量损耗分析方法,研究其在弯曲循环载荷和摩擦往复载荷下的力学及结构响应,定量分析金属丝的可编织性。结果表明:镀金钼丝在循环弯曲和往复摩擦载荷下,微观和宏观结构受到损伤,力学性能下降,接触电阻略有增大;该条件下,双股镀金钼丝刚度和强度下降程度最大,不适合上机织造,单股和三股镀金钼丝动态力学性能稳定,且在动态载荷作用下能保持良好的电学性能,可用做电磁屏蔽织物等功能性材料编织。

循环弯曲荷载作用下钢筋混凝土梁碳化深度预测

为研究循环弯曲荷载与碳化耦合作用下混凝土的劣化规律,开展了循环弯曲荷载作用下的钢筋混凝土梁的快速碳化试验,同时结合试验数据及理论分析,提出了循环弯曲荷载作用下的混凝土碳化深度预测模型,定量分析了应力水平及循环次数对混凝土碳化深度的影响,最后通过现有试验结果对模型进行验证。结果表明:碳化时间越长,混凝土碳化深度越大,但碳化速率逐渐减慢;应力水平越高,循环加载次数越多,混凝土疲劳损伤越严重,且疲劳损伤会加速混凝土的碳化;碳化模型的预测值与试验值吻合较好,相对误差小于5%,该模型可用于预测反复荷载作用下混凝土的碳化深度。

新技术与成果

适用于电气元件、具有高强度和高导电性的铜合金适用于电气元件的Cu—Cr—Zr基沉淀硬化型合金,具有改善的强度、导电性、循环弯曲成型性、焊接性能、焊接部位的牢靠性,银镀层性能,冲压成型性,且不产生毛口。一种合金组成为:0.05—0.40%Cr,0.03—0.25%Zr,0.10—1.80%Fe,0.10—0.

带接头管道在内压与循环载荷作用下的棘轮行为研究

液压管道在服役过程中受内压和循环弯曲载荷的共同作用.管道经常处于非比例循环加载状态,尤其是在管道接头位置处,容易产生棘轮行为,对管道的服役寿命有不利影响.因此,本文采用充液管道悬臂弯曲加载方式,对管道在接头位置处的棘轮响应进行研究。首先通过管材实验确定了材料的非线性等向/随动强化模型参数,并通过应变的实验测量结果与数值仿真结果的比较,验证了本构模型的有效性,然后建立了悬臂管道的有限元模型,模拟分析内压水平,内压小幅脉动,管道壁厚等因素对管道棘轮行为的影响.通过对带接头管道棘轮行为的研究分析,为进一步完善液压管道的设计,提高液压管道的可靠性,提供一定的理论基础.