高掺量胶粉/SBS改性沥青及其混合料的路用性能

为了提高废旧轮胎利用率,降低沥青生产成本,发挥胶粉和SBS两种改性沥青的优势,通过优化制备工艺和材料掺量,研究沥青的三大指标、黏度、弹性恢复、储存稳定性,确定了胶粉/SBS复合改性沥青的胶粉最佳掺量为42%,裂解剂的最佳掺量为1.5%。以制备的高掺量复合改性沥青混合料为主要研究对象,其他5种沥青混合料为对照组,包括基质沥青混合料、3%SBS改性沥青混合料、21%普通掺量的胶粉改性沥青混合料、42%高掺量胶粉改性沥青混合料以及21%胶粉+3%SBS普通掺量复合改性沥青混合料,通过车辙试验、低温小梁弯曲试验等分析各个改性沥青混合料的性能。结果表明,比起其他5种沥青混合料,高掺量胶粉/SBS复合改性沥青混合料有优异的高温抗车辙、低温抗开裂和水稳定性,为进一步研究胶粉/SBS改性沥青的应用起到了推广作用。

无纺结构麻纤维复合材料疲劳性能及失效机理

近年来,以可持续性为特征的麻纤维因其在环境可接受性和商业可行性方面的优势而备受关注。以麻纤维代表之一的洋麻毡为增强材料,不饱和聚酯(UP)为基体,采用手工叠层和模压成型的方法制备了洋麻/UP复合材料。设计低周疲劳(低速低循环疲劳)和高周疲劳(高速多循环疲劳测试)来探讨其疲劳性能和疲劳极限,重点观察不同疲劳测试条件下麻纤维的断裂形态和失效机理。

紫外老化对复合改性沥青混合料路用性能影响

沥青混合料在高海拔地区由于恶劣的环境因素影响导致其性能衰减,其中较大辐照度的紫外线使路面在短期内出现“泛白”现象,影响沥青面层的使用寿命。选取几种抗紫外老化复合改性沥青方案进行室内沥青混合料抗紫外老化研究。借助自主开发的耐气候环境老化箱对沥青混合料进行紫外老化模拟试验,研究复合改性沥青对混合料抗紫外老化的效果。结果表明与苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)改性沥青相比,L64和L4分别比SBS改性沥青未老化之前的断裂能分别提升了8.16%和5.86%,L64和L4紫外老化后的复合改性沥青具有更好的抗裂性能和抗疲劳性能以及高温稳定性,其结果对于预防沥青路面紫外老化具有较大的工程价值。

航空发动机叶片高低周复合疲劳寿命预测与损伤机理研究

针对航空发动机叶片在服役期间承受交变载荷极易发生疲劳损伤和高低周复合疲劳寿命预测问题,开展了叶片损伤机理分析和基于高低周复合载荷的耦合疲劳寿命预测模型研究。首先,分析了航空发动机叶片的损伤机理和失效模式,并依据叶片振动特性进行了模态分析。其次,在Zhu模型的基础上,提出了一种基于改进-Zhu模型的高低周复合疲劳寿命预测模型。最后,将Miner模型、Zhu模型和所提出改进-Zhu模型的疲劳寿命预测结果与高低周复合疲劳试验数据进行对比。结果表明:所提出的改进-Zhu模型计算精度在1.5倍误差范围内,预测结果相对较小,验证了其可行性和有效性。研究工作为可靠预测航空发动机叶片的工作寿命和疲劳强度设计提供了一定参考。

一种预测高低周复合疲劳寿命的新方法

发动机、内燃机、汽轮机转子等高温设备在工作中常受到高低周复合疲劳载荷的作用。在现有寿命模型基础上,提出了一种通过应变比-寿命比曲线预测高低周复合疲劳寿命的新方法。对三类不同材料的实验数据进行分析,表明了此方法具有一定的通用性。对寿命估算值与实验结果进行对比分析,估算值均在误差允许范围内,可以较好地预测高温设备材料的高低周复合疲劳寿命。

离心叶轮叶片裂纹产生原因分析

某发动机离心叶轮叶片的排气边多处出现裂纹,通过理化检验和定量分析对裂纹产生原因进行了分析,并估算了叶片的裂纹扩展寿命及其占总寿命的百分比。结果表明:该裂纹为高低周复合疲劳裂纹,叶片在异常振动等大应力作用下产生了疲劳开裂。

SiC颗粒尺寸对喷射沉积铝硅复合材料高温疲劳性能的影响

采用喷射沉积法制备SiC_(p)/Al-7Si复合材料,研究SiC颗粒尺寸对复合材料低周疲劳性能的影响。结果表明:SiC颗粒尺寸对复合材料疲劳性能的影响显著。在相同体积分数下,小尺寸SiC颗粒复合材料的间距小、承载能力强,表现出较高的疲劳寿命,疲劳裂纹主要在SiC颗粒与基体脱粘处以及小尺寸颗粒团聚处形核并扩展。而在SiC颗粒尺寸为20μm的SiC_(p)/Al-7Si复合材料中,大尺寸的SiC颗粒更易出现自身的断裂,使得其疲劳性能降低。温度的升高会使复合材料基体发生软化,承载能力下降,高温下大尺寸SiC颗粒更易发生与基体的脱粘,加速疲劳裂纹的形核、孔洞的长大,造成复合材料疲劳性能的下降。

SBS-SBR复合改性乳化沥青混合料耐久性研究

SBS改性乳化沥青具有较好的高温性能,并且抗老化和耐疲劳性能也较好,但是低温性能较差,SBR改性乳化沥青低温抗开裂能力很好,水稳定性和耐久性也较好,但是其高温抗车辙性能较差。基于此,制备了SBS-SBR复合改性乳化沥青,并对比其与基质沥青、SBS改性乳化沥青、SBR改性乳化沥青的高温抗车辙性能、低温抗裂性能、水稳定性、疲劳性能,最终得出:SBS-SBR复合改性乳化沥青集合了两种乳化沥青的优势,耐久性有了一定提高。

3Al_2O_3·2SiO_(2f)/ZL109复合材料和ZL109合金的高温低周疲劳行为

探索了莫来石结构硅酸铝短纤维增强的ZL109复合材料(MMC)和ZL109合金在573K的高温低周疲劳行为.研究发现:在同样的断裂循环周次下,前者的疲劳抗力低于后者.观察表明:MMC与ZL109的疲劳断口上都存在着大量韧窝,ZL109的断口上有少量的硅相解理,MMC断口上有纤维断裂和脱粘的现象.没有观察到疲劳辉纹.两者的疲劳断裂机制都是微孔在第二相(硅相、纤维和析出相)与基体的界面形核,然后长大并连接.

POE/SBS复合改性沥青高低温流变及疲劳性能研究

为解决苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青热氧和光氧老化的问题,本研究以聚烯烃弹性体(Polyolefin elastomer,POE)为改性剂,分别加入2%、3%、4%和5%的掺量对SBS改性沥青进行复合改性,以研发一种新型高性能POE/SBS沥青。通过采用布氏黏度试验(Rotation Viscosity,RV)、频率扫描(Frequency sweep,FS)和温度扫描(Temperature sweep,TeS)、多应力蠕变恢复试验(Multiple Stress Creep Recovery test,MSCR)、线性振幅扫描试验(Linear Amplitude Sweep,LAS)和低温弯曲梁流变试验(Bending Beam Rheological test,BBR),对POE/SBS复合改性沥青老化前后流变性能进行对比分析。研究结果表明,POE的掺入可显著提升SBS沥青高温抗变形能力、弹性恢复性能,但却对低温和疲劳性能有轻微不利作用。综合沥青胶结料各性能要求,POE/SBS复合改性沥青的最佳配比为4%SBS+3%POE+0.1%硫磺。

一种新型高低频复合振动装置的研究

针对金属材料疲劳断裂研究的现状以及实际应用中应力比r的变化情况,分析了应力比r对金属疲劳裂纹萌生和扩展的影响。运用Pro/E设计了一种新型高低频复合振动装置,对其空载运动状态下的动力学特性做了理论分析。建立了振动装置加载金属材料时的动力学模型,以加载7A09高强度铝合金为算例,运用ANSYS对模型进行谐波分析,得到了此种情况下的幅频特性曲线图,并由此获得了在该状态下最易发生疲劳断裂的变频区间。

金属基复合材料低压涡轮轴结构高周疲劳寿命估算

研究基于名义应力法的连续纤维增强复合材料轴结构疲劳寿命的估算方法,并通过与实验寿命值对比,验证寿命预测方法的有效性。针对某型低压涡轮轴,模拟其实际受载情况,设计并建立了连续纤维增强复合材料低压涡轮轴结构有限元分析模型,经计算获得轴结构的名义应力,结合修正后的复合材料S-N曲线,估算出复合材料轴结构高周疲劳寿命。通过比较不同铺层方案复合材料轴结构高周疲劳寿命,总结出铺层方案对结构疲劳寿命的影响规律。

一种预测汽轮机转子钢高低周复合疲劳寿命的新方法

汽轮机转子等高溫设备在工作中常受到高低周复合疲劳栽荷的作用。本文在现有寿命模型基础上,提出了一种通过应变比-寿命比曲线预测高低周复合疲劳寿命的新方法,通过对三类不同材料的实验数据进行分析,表明了此方法具有一定的通用性。对寿命估算值与实验结果进行对比分析,估算值均在误差允许范围内,说明此方法可以较好地预测汽轮机转子钢的高低周复合疲劳寿命。