基于极端气温的西红柿Arrhenius品质预测耦合模型构建

目的:基于Arrhenius方程结合气象温度数据构建西红柿品质预测耦合模型,预测西红柿在极端气温下短期贮运过程的品质变化。方法:分析2020年潍坊、保定、大兴气象温度数据,选取7个温度点模拟西红柿在短期贮运过程中极端温度的变化范围。基于Arrhenius方程,结合气温与失重率、硬度、色差(ΔE)和感官评分(SE)构建西红柿品质预测耦合模型,并选取-10,12℃进行验证。结果:贮运48 h内,西红柿的失重率和ΔE逐渐增加,SE和硬度逐渐降低。基于Arrhenius方程结合气象温度数据构建品质预测耦合模型,0~36℃贮藏条件下,失重率和SE变化采用零级反应拟合,硬度与ΔE变化分别采用一级反应与半级反应拟合;-15~0℃贮藏条件下,SE、ΔE、失重率与硬度的变化均采用零级反应拟合。对预测模型进行验证,12℃贮藏条件下西红柿的失重率、硬度与SE的相对误差在15%以内(除48 h的);-10℃贮藏条件下,西红柿的硬度与SE的相对误差在15%以内(除48 h的)。结论:基于Arrhenius方程结合极端气象温度数据构建的西红柿品质预测耦合模型能够有效预测极端温度条件下西红柿的品质。

基于Arrhenius模型和Peck模型的分段非线性加速模型

目的 解决Arrhenius模型无法估计湿度应力敏感产品和Peck模型试验时间较长的问题。方法 考虑温度应力和湿度应力对产品贮存寿命的综合影响,在产品激活能不变的假设下,将Arrhenius模型对产品激活能的估计和Peck模型对湿度应力参数的估计相结合,建立Arrhenius&Peck分段非线性加速寿命估计模型。基于此模型,在双应力恒加试验条件下,得到产品的寿命估计方程。结果 以弹上电子产品的恒定应力加速贮存试验为例,进行仿真分析,得到产品寿命的估计,并对比产品实际寿命。Arrhenius&Peck模型的寿命误差和失效率误差均控制在5%以内,准确度高于Arrhenius模型和Peck模型。结论 构建的Arrhenius&Peck分段非线性加速寿命模型可以充分利用温度和湿度条件下的试验数据,对温湿敏感产品的寿命估计有较好的应用效果,为导弹产品的寿命估计提供一种可选方法。

应用Arrhenius公式利用加速老化方法推算橡胶材料寿命的应用案例

本文以氯丁橡胶硫化胶作为研究对象,基于GB/T 20028-2005《硫化橡胶或热塑性橡胶应用阿累尼乌斯推算寿命和最高使用温度》,利用在试验室进行的热空气加速老化方法,应用阿累尼乌斯(Arrhenius)公式建立橡胶材料在热空气中的老化模型,推算此橡胶材料在常温下的寿命。

基于Arrhenius-Weibull模型的ECU步进应力加速试验设计

文章基于Arrhenius-Weibull模型对ECU的加速寿命试验方法展开研究,基于加速模型试验原理选择步进应力施加方式。为满足产品的可靠度指标,通过分析Weibull分布情况计算最小试验样件数量。通过最大似然估计的方法确定产品的Arrhenius-Weibull模型参数,以便完成各个应力阶段的等效转换。通过对步进加速试验设计过程示例,提供一种满足产品寿命参数指标的判断依据,为后续从业者进行相关的加速试验设计提供依据。

基于Arrhenius方程封隔器胶筒的寿命预测研究

为预测封隔器胶筒的使用寿命,文章将封隔器胶筒的橡胶材料的拉伸强度作为评判封隔器胶筒密封失效的依据,采用加速老化试验方法对封隔器胶筒橡胶材料寿命进行预测研究,并根据现场应用效果统计验证预测结果。首先将与封隔器胶筒同批次的四丙氟橡胶材料制成标准试样,分别在200、230、260和280℃下进行热空气加速老化试验,分析其拉伸强度与老化温度和老化时间的关系。基于Arrhenius方程原理,结合有限元分析结果和地面性能试验数据,拟合后得到退化轨迹方程,进行封隔器寿命的预测研究。研究表明:封隔器胶筒寿命与温度呈线性相关关系;应用Arrhenius方程预测封隔器胶筒寿命,其结论对现场具有较好的参考意义。

Arrhenius公式和环境作用动力学对压缩橡胶的精度比较

目的 精确描述压缩橡胶永久变形率的变化规律,准确评估其使用寿命。方法 应用环境作用动力学理论,建立压缩橡胶永久变形率的变化微分方程,求解微分方程得到压缩橡胶永久变形率变化规律的微分方程通解。再以氟硅橡胶为例,通过高温加速试验获取其在100、125、150、175、200℃下的试验数据,分别采用环境作用动力学通解和阿伦尼乌兹公式建立氟硅橡胶压缩永久变形率模型。最后,与3.5 a的自然环境试验数据进行对比。结果 应用环境作用动力学理论建立的氟硅橡胶压缩永久变形率模型与3.5 a自然环境试验数据的最大误差约为3.32%,而应用阿伦尼乌兹公式建立的氟硅橡胶压缩永久变形率模型的最大误差约为14%。结论 阿伦尼乌兹公式只适用于没有环境作用或固定环境作用下的物质特征变化,而环境作用动力学方程中,有明确的环境作用项σ,适用于复杂环境作用下物质特征变化规律的描述。

近β钛合金Ti-55511热塑性变形的流变应力分析与Arrhenius本构方程研究

主要研究Ti-55511钛合金在变形温度为700~850℃、应变速率为0.01~10 s-1、真应变为0.6条件下的热压缩变形行为。结果表明,Ti-55511钛合金的流变应力受变形温度和应变速率的影响显著,峰值应力随变形温度降低和应变速率升高而升高。为消除热压缩过程中的温升效应,提高模型的准确性,本文采用新的温度修正方法,即通过Arrhenius方程推导,并利用数学外推法,对实验流变应力曲线进行温度修正,修正结果表明,变形温度越低、应变速率越高,温升和流变应力增量越大。在温度修正的基础上,建立基于应变补偿的Arrhenius本构方程,用该本构方程预测的流变应力与实测流变应力之间的相关系数(R2)和平均绝对相对误差(average absolute relative error,AARE)分别为0.991和6.65%,表明用本构方程能够精确地预测不同热变形条件下的流变应力。

基于Arrhenius模型和修正Johnson-Cook模型的TC21钛合金流动应力预测

使用Gleeble-3500热模拟试验机对TC21钛合金在温度为890~990℃、应变速率为0.01~10 s~(-1)下进行了热模拟压缩实验,研究了该合金的高温流变行为。在变形条件下,该合金的流变应力随应变的增大逐渐增加,在达到峰值后又逐渐减小。基于实验数据,分别采用Arrhenius模型和修正Johnson-Cook模型构建了TC21钛合金本构模型,并对这两个模型的预测精度进行了分析对比。结果表明,修正Johnson-Cook本构模型预测值的平均绝对相对误差e_(AARE)为7.2078%,相关系数r为0.96866;Arrhenius本构模型预测值的e_(AARE)为12.6699%,r为0.95794,修正Johnson-Cook本构模型的精度高于Arrhenius本构模型,且在整个参数范围内具有一定的精度,可以较好地描述TC21钛合金的高温流变行为。

基于Arrhenius公式的电缆附件硅橡胶寿命预测模型

从附件硅橡胶材料的力学性能出发,对目前市面上某主流附件进行加速热老化试验,随后对附件硅橡胶的拉伸特性和热失重特性进行测试,并利用Arrhenius公式基于硅橡胶材料的断裂伸长保留率构建其寿命模型。结果表明:热老化试验后硅橡胶的力学性能下降,具体表现为弹性模量增大,拉伸强度和断裂伸长率降低。仅考虑硅橡胶材料的热老化时,电缆附件的理论运行寿命为13.0~44.5年。

基于Arrhenius的换流主变压器密封寿命预估

电力设备长期运行下因密封制品性能劣化而引发的事件占比超过60%,密封制品性能劣化是导致充油型、充气型电力设备泄漏故障的主要原因。密封材料的使用寿命对于确保电力设备的正常运行至关重要。提出一种以压缩永久变形率为性能指标,对典型种类的变压器密封圈材料分别在50℃-120℃温度下进行多因素老化试验。并利用最小二乘法估计Arrhenius方程预估密封圈寿命。试验结果表明,温度、油介质、紫外均会造成密封圈不同程度的老化,密封圈寿命呈线性相关,并应用于现场密封检测制定检修计划。

Arrhenius方法的局限性讨论

阐述了Arrhen ius公式的应用和适用范围。对Arrhen ius方法在非均相不定温体系、炸药热分析和库存研究中的适用性进行了讨论。结果表明,Arrhen ius公式中活化能E和指前因子A与温度无关的假设是近似的。在实验温度范围,A和E变化不大时,Arrhen ius方法具有很好的适用性,但是,进行较大温度范围的外推预测时,应对Arrhen ius公式进行修正。修正的Arrhen ius方程在不同温度范围的活化能和指前因子不同。依据布氏压力法试验数据外推得到G I-920炸药在90℃、80℃、70℃和60℃分解1%的时间分别为126.95天、353.62天、623.46天和1143.77天。

基于Arrhenius改进模型的无取向电工钢高温变形本构关系

建立无取向电工钢热轧高温行为的统一本构关系模型。基于大型工业轧机取样的无取向电工钢连续冷却转变图分析测定,采用Gleeble热模拟试验机在750~1 120℃温度范围和0.05~10 s^(-1)应变速率范围进行热模拟试验。随着温度的降低,在1 120~975℃的奥氏体区,应力随之增加;975~875℃的奥氏体-铁素体两相区内,应力随之降低;875~750℃铁素体区内,应力随之增加;铁素体区以动态回复软化机制为主,而奥氏体区以动态再结晶为主,而且变形速率越大,动态再结晶越不明显,直至仅呈现动态回复型。基于Arrhenius改进模型框架,建立描述该钢种热连轧机粗轧机组和精轧机组完整轧制过程加工硬化与软化机制的统一本构关系,可精确地预测加工材料的属性。

Arrhenius方程应用新方法研究

提出了一种快速评价电子元器件的新方法,该方法具有快速、准确、成本低、效率高等优点。利用Arrhenius方程,能快速准确地确定元器件退化的失效敏感参数和退化机理;可对单样品求出与失效机理相关的失效激活能和寿命;通过多样品试验,可得到寿命分布、寿命加速特性和失效率等可靠性参数。以DC/DC电源变换器和高频小功率管3DG130为例,通过实验与现场数据的对比,证明了新方法的正确性和有效性。该方法适用于失效率优于10-7/h(λ<10-7/h)的高可靠性产品的定量评价。

基于修正Arrhenius方法的SRM药柱储存寿命预估

高温加速老化法常用来解决固体推进剂药柱储存寿命预估问题。介绍了传统的加速老化Arrhenius模型在解决SRM药柱储存寿命预估问题中的应用,并针对传统Arrhenius方法的局限性,将Arrhenius公式修正为三参数公式,并给出了修正Arrhenius寿命预测模型的理论推导。分别基于该传统方法和修正方法对某型SRM药柱储存寿命进行了预估,并与常温试验外推储存寿命进行了比较。结果表明,修正Arrhenius方法预估误差更小,预估精度更高,更适用于SRM药柱储存寿命的预估。

再谈什么是活化能——Arrhenius活化能的定义、解释、以及容易混淆的物理量

介绍IUPAC(1996)推荐的活化能定义,它源于反应速率常数与温度关系的Arrhenius图。对基元反应,活化能的Tolman解释最准确;对总包反应,活化能仅是表观量。以基元反应D+H2为例,强调了活化能与许多相似物理量的区别。在较宽温度范围内,该Arrhenius图是弯曲的,这表示反应活化能随温度而变化。讨论为什么少数基元反应的活化能可能是负值甚至是零。

GH4720Li合金流变力学Arrhenius本构方程的建立和再结晶形核机制分析

在MTS热模拟试验机上对GH4720Li合金进行了热模拟试验研究,根据所得结果绘制了其应力-应变曲线,构建了表征其流变力学的Arrhenius本构模型。结果表明:在应变为0.1条件下,GH4720Li合金的材料常数为:Q为638.82 kJ/mol、lnA为53.36、n为3.35、α为0.0081,并揭示了GH4720Li合金的动态再结晶形核机制。组织分析结果表明:在应变0.35、应变速率0.001 s^(-1)、变形温度1140℃条件下,γ′相有效地阻碍了GH4720Li合金晶界的转动和滑动,大大降低了其动态再结晶晶粒长大速率和晶界迁移速率,对晶界起到一定的钉扎作用;在应变0.5、变形温度1140℃时,应变速率为0.001、0.01、0.1、1 s^(-1)时,应变速率越低,晶粒具有充足的长大时间,越能够促进动态再结晶过程,动态再结晶过程越完全,应变速率越高,材料的变形畸变能稳定,为形核提供了足够的驱动力。在应变0.5、变形温度1140℃条件下,应变速率为0.01 s^(-1)时,GH4720Li合金的晶粒形貌最好。

基于修正Arrhenius活化能方法的HTPB推进剂贮存寿命预估

对HTPB推进剂高温加速寿命试验的老化起点进行了修正,并将Arrhenius方程中活化能与温度的函数关系修正为多项式形式。通过2种HTPB推进剂老化试验数据的回归结果得到修正活化能方法的老化模型,外推出25℃下的贮存寿命分别为12.8 a和11 a,与常温外推试验数据相符,且误差小于传统Arrhenius方法。

热重分析法研究煤粉燃烧过程动力学的Arrhenius方程修正式

煤粉的燃烧过程常被作为能量的提供者应用于不同工业,为研究升温速率对煤粉燃烧过程动力学的影响.本文采用热重分析法对20℃/min、25℃/min、30℃/min和35℃/min升温速率下的煤粉燃烧过程进行分析.结果表明:随升温速率的提高,煤粉燃烧过程有明显的热滞后现象.根据煤粉燃烧过程的特点,以反应速率曲线波谷对应的温度点,将着火点到燃尽点的燃烧过程划分为两个阶段,并分别采用界面化学反应模型和内扩散模型来描述相应阶段的动力学过程.由所获得动力学参数可知,不同升温速率下活化能E_(ai)和指前因子Ai的动力学补偿效应可表示为ln A_i=a E_(ai)+b,升温速率β对活化能E_(ai)的影响可表示为E_(ai)=△E_alnβ_i+E_(a0).随将常用的Arrhenius方程ln k_i=-E_(a0)/RT+ln A_0修正为ln k_i=-E_(a0)/RT+△E_a(a-1/RT)lnβ_i+ln A_0来描述升温速率β对煤粉燃烧过程反应速率常数k的影响.而后,采用10℃/min、15℃/min、40℃/min和45℃/min升温速率下的煤粉燃烧试验对Arrhenius方程修正式的外推性进行验证,效果良好.因此,Arrhenius方程修正式不仅能很好地描述升温速率β对煤粉燃烧过程化学反应速率常数k的影响,而且还具有一定的外推性.

复合固体推进剂高温加速试验理论与方法(1)——Arrhenius方程的适用性

国内外普遍采用高温加速试验方法,以Arrhenius方程作为动力学模型评估聚合物材料包括复合固体推进剂的老化性能和贮存寿命。近年来,Arrhenius方程在复合固体推进剂老化和寿命评估的适用性受到一些质疑。为探讨Arrhenius方程的适用性问题,本文综述了Arrhenius方程在国内外固体推进剂贮存老化评估中的应用情况,从理论源头梳理了Arrhenius方程的形成过程和相关参数物理意义,指出了目前在Arrhenius方程理论认识和应用上的误区。理论分析表明,在Arrhenius方程形式下,频率因子和活化能两个参数之一是温度的函数;对于固体推进剂,现行标准允许的加速试验温度范围内活化能可视为定值。应用Arrhenius方程应符合下述条件:1)研究所涉及的温度范围内老化机理可视为一致;2)各加速试验温度下,老化程度相当;3)参数k应符合速率常数的物理意义。性能随时间变化的数学模型中参数k不符合速率常数定义,使用应慎重,推荐使用性能对数模型替代。

Arrhenius方程外推法预测聚碳酸酯的贮存寿命

通过人工热氧加速老化试验与大气自然环境老化试验,研究聚碳酸酯(PC)人工加速老化与真实大气自然环境老化的相关性;以Arrhenius方程为理论基础,建立聚碳酸酯贮存寿命预测方程,利用该方程预测聚碳酸酯在成都地区大气自然环境中的贮存寿命,理论贮存寿命值与真实大气自然环境贮存寿命值相近。