髌骨软骨拉伸应力松弛蠕变实验研究

目的 研究正常国人 8具新鲜尸体髌骨软骨的力学性质 ,为临床提供生物力学参数。方法 对正常国人新鲜尸体髌骨软骨一维拉伸力学性能和拉伸应力松弛、蠕变粘弹性力学性质进行实验研究。结果 获得了髌骨软骨一维拉伸的破坏载荷、伸长比、张应力、张应变等测试结果 ,以多项式用最小二乘法对拉伸实验数据进行拟合 ,得出了半月板的应力 -应变关系表达式和应力 -应变曲线。还得出了应力松弛、蠕变数据、曲线和归一化应力松弛函数、归一化蠕变函数数据、曲线。对实验数据以最小二乘法进行处理 ,得出了G(t)表达式 ,根据准线性理论得出了半月板的松弛函数K(λ、t)=G(t)T(e) (λ)的表达式。结论 髌骨软骨单向拉伸最大载荷为 3 8.5 4± 4.1 8N ,伸长比为 1 .3 1 2± 0 .0 1 8,张应力为 6.65± 0 .83MPa ,应变为 3 4.0± 3 .6%。应力松弛曲线是以对数关系变化的 。

腰椎L_4松质骨应力松弛蠕变方程

研究正常国人新鲜尸体腰椎L 4椎体松质骨的粘弹性力学性质,为临床提供生物力学参数。在Shimadzu AUTOGRAPH电子万能试验机上,对L4椎体松质骨试样进行应力松弛蠕变实验。得出了L4椎体应力松弛蠕变曲线,以三参数模型处理实验数据,得出应力松弛蠕变方程。结果表明:L4椎体7200s,应力松弛量为0.232MPa、蠕变量为0.271%。

不同温度下胶乳复合垫片蠕变松弛特性分析

螺栓法兰接头的垫片在高温下长期使用,会发生蠕变松弛。垫片的蠕变松弛会导致接头内部流体泄漏,因此建立一种预测密封垫片蠕变和应力松弛的方法尤为重要。利用三参量开尔文流体模型建立一种预测垫片高温蠕变残余应力随时间变化的解析模型,并对胶乳复合垫片进行不同温度、不同应力载荷的蠕变松弛实验。研究结果表明:胶乳复合垫片在相同应力载荷下温度越高残余应力整体下降越明显,且应力载荷越大,损失的应力越多,随时间的推移,残余应力下降逐渐平缓;垫片的高温蠕变松弛行为会导致垫片质量和厚度下降,但随着垫片应力载荷的继续增加,垫片质量和厚度下降的趋势会有所减缓,而随温度的增加,质量和厚度持续降低,且下降趋势不会变缓。三参量开尔文流体模型的预测值与实验数据非常接近,最大误差为4.104%,该模型可以准确地描述垫片的力学行为以及垫片由于蠕变松弛引起的应力载荷损失。

温度及预紧载荷对氧化石墨烯无石棉垫片蠕变松弛和泄漏率的影响

垫片在高温长期使用过程中发生蠕变松弛导致垫片应力下降,从而影响密封效果。因此,采用理论模型预测垫片的蠕变松弛与确定垫片在高温环境长期使用过程中泄漏率的变化规律非常重要。通过实验测试氧化石墨烯无石棉垫片在不同温度和不同预紧载荷下的垫片应力值,并与根据Burgers模型计算出的垫片应力值进行对比。然后,通过建立泄漏率与使用时间的关系,提出氧化石墨烯无石棉垫片在不同温度和不同预紧载荷下长期使用时的泄漏率计算方法,并计算出该垫片随时间变化的泄漏率变化规律。结果表明:垫片应力的松弛量随着预紧载荷的增加而增加;随着使用时间的增加,垫片的应力松弛变得更加平缓;当预紧载荷相同的情况下温度越高垫片应力下降越明显;Burgers模型对垫片应力的预测值与实验值吻合度很好,最大误差为4.4728%;当温度一定时,氧化石墨烯无石棉垫片计算的泄漏率随着预紧载荷的增加而降低;当预紧载荷相同时,垫片的泄漏率随着温度的增加而增加,且泄漏率均小于密封等级T2的泄漏率2×10^(-3) mg·s^(-1)·mm^(-1)。研究结果为氧化石墨烯无石棉垫片在高温环境长期使用过程密封性能应用提供依据。

基于小试样的定向凝固镍基合金蠕变性能评估方法

在热处理态定向凝固镍基合金棒材上制取工字型非标准小试样和棒状蠕变标准试样,并进行了不同温度(800,850,900,980℃)下的应力松弛试验和不同应力(标准试样为250,350,450 MPa,小试样为250,350,400,450 MPa)下的蠕变持久试验,研究了标准试样和小试样的松弛蠕变和持久蠕变行为,建立了小试样松弛蠕变速率与标准试样持久寿命的关系。结果表明:小试样和标准试样的持久蠕变曲线均单调递增直至试样断裂,持久蠕变速率曲线均均呈“U”字型,两者的最小持久蠕变速率接近;小试样和标准试样的高温松弛蠕变曲线均单调递减,温度归一化后两者松弛蠕变速率分布在一条线上;持久蠕变和应力松弛试验后标准试样和小试样中γ′相均沿垂直于应力方向聚集粗化,属于N型筏化;标准试样持久寿命与小试样松弛蠕变速率存在线性关系,利用小试样松弛蠕变速率预测的持久寿命和标准试样实际持久寿命接近。

不锈钢板翅结构钎焊残余应力及其高温蠕变松弛行为三维有限元分析

利用有限元软件ABAQUS,对不锈钢板翅结构在钎焊过程中产生的残余应力及其高温下的蠕变松弛行为进行三维有限元分析,得到了残余应力的变化规律。结果表明,由于镍基钎料BNi2和不锈钢母材304力学性能的差异以及夹具的约束作用,钎焊后在接头处产生了较大的残余应力。在高温环境下,由于蠕变松弛,残余应力大幅度下降。在蠕变稳态阶段,钎缝处仍然存在一定的残余应力;钎角处蠕变应力和应变集中,易萌生裂纹,成为最薄弱环节。研究结果为板翅结构的高温强度设计提供参考。

基于蠕变数据的应力松弛行为预测模型与方法

综合考虑三阶段蠕变速率的影响,克服现有蠕变方程不易求解的缺点,提出一种基于平均蠕变速率的线性蠕变—松弛转换模型;以幂律蠕变模型为基础,确立一套完整的基于蠕变数据的松弛性能预测方法。1Cr10NiMoW2VNbN为例的验证结果表明,该模型转换数据较好地与实际试验结果吻合,且远优于幂律蠕变模型,可推荐用于高温材料的松弛行为预测。

地脚螺栓蠕变松弛对大型数控机床几何精度衰退的影响

针对大型数控机床地脚螺栓蠕变松弛的问题,建立了分布式螺栓预紧力和蠕变力的计算模型及螺栓顺序预紧和室温蠕变的模拟模型。计算模型中考虑了螺栓常温蠕变特征和螺栓孔单元间的弹性交互作用,量化分析时利用了模拟模型,以揭示蠕变松弛对机床几何精度衰退的影响规律。结合20℃环境温度下拉拔实验获得了8.8级T型地脚螺栓的3个蠕变系数,再经9 000h蠕变模拟得到的地脚螺栓预紧力松弛比约为14.8%,床身导轨安装面直线度和平行度的相对衰退量分别为4.3μm和2.8μm。该结果表明,所建模型对大型数控机床基础件的螺栓预紧优化和几何精度保持能力的提升具有指导意义。

金属波齿柔性石墨复合垫片蠕变-应力松弛性能研究

垫片的蠕变-应力松弛特性对螺栓法兰密封连接系统的可靠性有显著的影响。作者按照GB/T19066.3的实验条件对标准规格为D65.5mm×50.5mm×2.5mm 3种不同几何尺寸的金属(06Cr19Ni10+柔性石墨)波齿复合垫片进行蠕变-应力松弛实验研究,从而找出应力松弛特性影响因素及其规律,为工程实践提供科学指导。

双重老化下高聚物流动微区的关联性局部化重排同其非指数性粘弹行为间的相关性（I）：一组具有K-W-W伸展指数函数的应力松弛模量和蠕变柔量对比态普适方程

基于α-和β-微区、微晶、交联和缠结链组网络结构和非线性粘弹性复相涨落模型，提出了双重（物理和力学）老化下不同尺寸和末端向量高分子链组的流动化微区内关联性局部化重排动力学新理论，它能把初级α-微区的降解作用和次级β-微区的再生效应对剪切速率、尺寸大小和温度依赖性有机结合起来．然后用统计力学和动力学结合法计算了三种不同类型高聚物在等温等压双重老化过程中多元链组的总构象改变自由能，证实了它起源于多元链组的尺寸大小、形状和体积的变化．推导出了它们单向拉伸下的本构方程、应力松弛模量和蠕变柔量表征式以及它们相对应的两组对比态普适方程．结果表明该两组对比态下应力松弛模量和蠕变柔量普适方程均具有同K-W-W伸展指数函数完全一致的形式．最终又建立了该两组对比态普适方程中三个分子参数同老化条件、温度和高聚物起始结构之间的相关性．

短纤维增强PTFE密封复合材料的蠕变松弛模型

根据黏弹性理论,建立适合填充改性PTFE复合材料的蠕变松弛理论模型,通过数学方法推导其蠕变方程,利用蠕变方程进行蠕变曲线的拟合分析,并将计算结果与实验数据进行比较。结果表明:所建立的理论模型能够较好地表征PTFE复合材料的蠕变松弛特性,可用于预测材料的长时间力学行为及使用寿命;纤维的填充改性能够明显提高PTFE材料的高弹模量,延长高弹变形平均推迟时间,从而明显改善材料的抗蠕变性能。

双重老化下高聚物流动微区的关联性局部化重排同其非指数性粘弹行为和寿命间的相关性II：从短时标蠕变和应力松弛测试来评估高聚物的长时标力学行为和寿命

以四种不同类型高聚物（半晶聚丙烯、聚甲基烯酸甲酯、交联环氧树酯和炭黑填充丁苯橡胶）的短时标应力松弛和蠕变测试实验数据作为实例，按照两套应力松弛模量和蠕变柔量普适对比态方程，从理论组合主直线上直线外推了四种高聚物的长时标力学行为和寿命，并将其外推预测值同理论计算值和实测值进行了对比. 结果证实四种高聚物的外推预测值均同理论计算值和实测值很好地符合. 又讨论了它们的尺寸稳定性、负荷承载性，失效寿命和失效形变量等对老化时间的依赖性. 最终证实该从理论组合主直线上来直线外推长时标力学行为和寿命的方法是有效可行的.

考虑蠕变松弛时火箭发动机法兰系统载荷与变形分析

为了研究火箭发动机法兰系统载荷-变形随时间的变化,将其作为一个整体,考虑系统中各元件的蠕变-松弛作用,提出了在预紧和操作情况下,计算法兰系统载荷-变形的新方法;算例计算结果表明:在预紧情况下的很长时间段内,螺栓应力和O形圈应力下降得非常缓慢;在操作情况下的开始时间段内,其下降较快,随着时间的推移,下降速率逐渐减慢。在预紧情况下,法兰系统各元件材料的蠕变-松弛性能对O形圈应力的影响较小;在操作情况下,这种影响则较大。若考虑螺栓的蠕变-松弛,则随螺栓蠕变-松弛系数的增大,螺栓应力和O形圈应力随时间下降得较多。

组合转子拉杆螺栓蠕变松弛畸变相似机理研究

重型燃气轮机组合转子拉杆螺栓蠕变松弛试验时间非常漫长,过程极其复杂,不可能以原型尺寸进行试验。提出一种基于相似理论的不同尺寸组合转子拉杆螺栓蠕变松弛建模方法。建立完全相似缩尺模型,缩短试验周期;考虑工程实际中模化缩小模型存在尺寸畸变,在完全相似模型的基础上建立畸变相似缩尺模型,得出畸变相似预测系数来对畸变模型进行修正。实现通过畸变相似模型反演原型组合转子拉杆螺栓蠕变松弛引起的组合转子动力学性能变化规律的目的。

超声波测长法测定非金属密封垫蠕变松弛率

通过对传统蠕变松弛试验仪改造,用超声波测长法代替千分表测长法,用普通高强度螺栓代替特殊加工工艺应力螺栓,并就改造后的稳定可靠性进行了验证。可同时制作几个工装进行垫片试验,提高工作效率。

基于蠕变与松弛试验的再生沥青混合料高低温性能研究

再生沥青混合料中因含有沥青混合料回收料(RAP)和再生剂,其高低温性能往往难以控制或评价。为此,利用三轴重复压缩蠕变试验和直接拉伸松弛试验测定了不同混合料的高温指标(永久变形ε_(p)与其对应的流变次数F_(N))和低温指标(松弛时间t_(s)),进而分析了不同RAP掺量(20%,30%,50%)、油石比和再生剂掺量对再生沥青混合料高温蠕变和低温松弛性能的影响。结果表明:采用ε_(p)/F_(N)和t_(s)可以分别有效评价再生沥青混合料的高温蠕变和低温松弛性能。对于高温蠕变性能而言,当再生剂掺量和油石比一定时,随着RAP掺量的增大,再生沥青混合料的ε_(p)/F_(N)减小,即高温蠕变性能变好,当RAP掺量一定时,高温蠕变性能则随着再生剂掺量或油石比的增大而变差;对于低温性能而言,当再生剂掺量和油石比一定时,随着RAP掺量的增大,再生沥青混合料的t_(s)增大,即低温松弛性能变差,当RAP掺量一定时,低温松弛性能则随着再生剂掺量或油石比的增大而变好,且RAP掺量越大,再生剂和原样沥青对低温松弛性能的改善效果越明显。此外,由ε_(p)/F_(N)和t_(s)这2个指标的变化值可知,再生剂比原样沥青具有更好的再生效果。研究结果可为再生沥青混合料的耐久性能改善、生产和应用提供参考。

果蔬生物力学性质的研究进展及应用

果蔬生物力学性质的研究为果蔬机械加工装备、生产系统的设计、工艺过程的检测与控制提供更为科学、全面的理论基础和技术手段,其研究成果的应用对提高农业作业装备的设计水平具有重要作用。综述果蔬物料的常规力学性质、细观组织力学性质、流变力学特性和碰撞机械损伤力学特性的研究进展及应用。

高温螺栓法兰连接研究进展

工作在高温下的螺栓法兰连接系统,由于温度对材料变形和老化的作用,其密封要比常温下困难得多,因而温度成了影响法兰连接系统设计、使用和维护过程中不可忽视的一项重要因素。本文介绍了高温法兰连接系统的国内外研究状况,包括试验装置与测试方法、垫片高温性能研究、法兰及法兰—螺栓连接系统的分析。

软岩流变的一种新的试验研究方法

研制了用于软岩流变的蠕变-松弛耦合试验仪,探讨了利用单级加载和逐级加载两种方式确定软岩流变参数和长期强度的蠕变-松弛耦合试验原理.有关的具体试验表明,该仪器操作简便,稳定性好,所得结果客观、可靠,可在工程中推广应用.

锯齿形结构面剪切流变及非线性本构模型分析

为了对岩体结构面的蠕变和松弛特性进行比较分析,用水泥砂浆浇筑成不同角度的结构面试样,在岩石双轴流变试验机上对同一应力起点的规则齿形结构面进行剪切应蠕变试验和松弛试验.首先分析了的蠕变与松弛特性,其次对参数非线性流变本构模型的建立和求解进行探讨,最后采用参数非线性流变方程对试验曲线进行拟合.试验结果表明:结构面剪切蠕变曲线和松弛曲线都可以分为瞬时、衰减和稳定3个阶段;基于能量理论分析蠕变和松弛过程,显示蠕变是能量的注入与耗散过程,而松弛主要是能量的耗散过程;建立非线性流变模型时,应采用流变力学模型理论推导其本构方程;积分法与Laplace变换法求解蠕变方程或松弛方程时,相应的初始条件不相同;考虑黏性系数是与时间相关的非定常参数,提出了参数非线性Maxwell模型的蠕变方程和松弛方程,与试验曲线拟合结果比较理想;蠕变方程和松弛方程的拟合参数值不同,表明蠕变与松弛不等价且不能相互置换.