基于等效结构应力法的高强钢焊接结构低温主S-N曲线

现有的疲劳S-N曲线已不再适用于北极的低温环境,为了评估北极海洋工程设备材料的低温疲劳寿命,有必要建立金属结构尤其是焊接结构的低温疲劳S-N曲线。本文基于等效结构应力法,计算出Q690高强钢管环焊缝的主S-N曲线,并通过共振疲劳试验对该方法进行了验证。在此基础上,结合大量的高强钢焊接结构试验结果,将温度敏感因子c引入到低温疲劳主S-N曲线的推导中,首次建立了基于低温金属焊接结构的主S-N曲线,并对文献中的疲劳S-N试验数据和ASME中的修正方法进行了对比和验证。结果表明,等效结构应力法能够较准确地计算出焊缝疲劳S-N曲线,推导出的金属焊接结构低温主S-N曲线与试验曲线吻合较好,能够满足低温地区工程要求,可为高强钢焊接结构在北极地区低温环境中的广泛应用提供理论指导。该方法可以为金属焊接结构的低温疲劳研究节省大量的成本,减少非标准试验操作造成的不必要的误差。这对北极海洋工程设备的设计、安全运行和疲劳评估具有重要意义。

EH36钢焊接接头焊趾处应力集中对高低周复合疲劳的影响

为研究船舶结构用钢EH36钢焊接接头焊趾处应力集中对高低周复合疲劳的影响,对不同焊缝形貌20 mm厚EH36钢双面全熔透对接接头进行高低周复合疲劳试验.研究发现,高低周复合疲劳对接头寿命的降低幅度随着高周应力比的增大而增大;结合数字图像相关法测量结果分析,发现焊趾处应力集中系数越大,接头的高低周复合疲劳寿命越低,其降低幅度随着高周应力比的增大而增大.基于试验数据对模型进行验证,结果表明,应力集中系数高的接头疲劳寿命低且寿命预测结果分散性增大;Palmgren-Miner模型和Zhu模型由于未充分考虑高低周耦合损伤作用,导致寿命预测结果相对危险.修正后Zhu模型在充分考虑低周疲劳对高低周复合疲劳寿命的影响后,预测寿命大于实际寿命的预测点较少,预测结果相对安全,且分散性较小,误差也较小.

持续N沉降对低P下2年生马尾松苗木菌根共生影响

【目的】研究低P胁迫下N沉降持续增加对马尾松菌根化苗木生长和土壤养分的影响,为有效调控以充分发挥菌根潜力提高苗木对土壤P表的吸收、利用效率提供理论依据。【方法】以马尾松优良家系为试材,设置持续2个生长季的N沉降与同质低P(介质表层与底层均缺P)、异质低P(介质表层P丰富、底层缺P)耦合条件下菌根共生的盆栽试验,量化分析不同低P胁迫下持续N沉降对马尾松菌根化苗木生物量积累、根系发育、N和P效率以及菌根土养分等的影响。【结果】1)同质低P下,土壤中N素累积、P素相对严重匮缺,从而显著抑制马尾松苗木的菌根侵染,降低菌根化苗木的生物量积累;异质低P下,土壤原有的N/P改变,从而促进菌根真菌对马尾松苗木的侵染及植株对N和P素的吸收,最终促进苗木生物量的增加。2)同质低P下,植株的N/P显著增加,导致苗木生长受P素的限制,而对N素的增加不敏感,从而抑制菌根化苗木的生长;异质低P下,持续的N输入增加菌根作用的有效性,促进苗木对土壤P素和N素的吸收,植株N/P降低,从而改善苗木的生长状况。3)同质低P下,菌根土养分状况改善,土壤N和P含量均增加,p H值未显著改变,这可能因为菌根对土壤作用的有效性增加;异质低P下,接种菌根菌对土壤养分的抑制程度降低,土壤p H值显著降低。【结论】2种P素环境下,菌根作用的有效性对持续增加的N沉降的响应不同:同质低P下,菌根土养分状况得以改善,但随着土壤有效N的不断累积,导致土壤P素相对严重匮缺,植株N/P显著增加,使苗木生长受P素的限制程度增加,最终抑制苗木的生长;异质低P下,持续N沉降降低菌根菌对土壤养分的抑制程度,改变土壤原有的N/P,增加菌根作用的有效性,最终显著增加苗木的生物量。

应力控制下06Cr19Ni10钢低周疲劳断裂特性的研究

通过06Cr19Ni10钢疲劳试验研究其应力控制下的低周疲劳断裂特性。由光滑试件疲劳试验得到其S-N曲线并拟合表达式,分析不同应力下应变、塑性应变能与疲劳寿命之间的关系。由缺口试件疲劳试验研究缺口深度及缺口角度对疲劳寿命的影响。对疲劳断口的宏观及微观形貌进行分析。结果表明:裂纹萌生于试件表面,应力及缺口参数影响断口形貌。

船用5059铝合金材料及焊接接头低温疲劳试验以及寿命评估

5059铝合金具有很好的力学性能和耐腐蚀性,已成为船体结构的首选,然而现行规范缺乏5059铝合金材料的疲劳S-N曲线,难以进行对使用该铝合金材料船舶结构的疲劳评估。该文设计了5059铝合金材料及1个典型的船用焊接接头,进行了室温和低温(-35℃)疲劳试验,结合试验数据使用最小二乘法拟合出相应的疲劳S-N曲线。建立了疲劳试验试件的有限元模型,将有限元分析得到的应力通过外推法插值得到热点应力,代入拟合的S-N曲线预测疲劳试件寿命,并与疲劳试验结果比较。结果表明,所提出的5059铝合金材料和焊接接头S-N曲线可用于低温环境下船舶结构的疲劳寿命评估。

确定高周应力疲劳S-N曲线的方法研究

基于三参数幂函数法处理高周疲劳S-N曲线,提出了一种在短寿命区采用低周疲劳试验数据、长寿命区采用高周疲劳试验数据联合确定材料高周疲劳S-N曲线的方法。联合处理方法的应用在有效利用低周疲劳数据、节约试验经费和缩短试验周期的同时,获得了理想的S-N曲线。用FGH95合金500℃和单晶合金DD3[001]取向850℃的高、低周疲劳数据对该方法进行了验证,结果表明:联合处理方法不仅在长寿命区与单纯用高周疲劳数据处理得到的S-N曲线吻合很好,而且将S-N曲线延伸到中、低寿命区,有效地保证了S-N曲线的完整,联合处理方法可以用来确定材料的高周S-N曲线。

022Cr17Ni12Mo2不锈钢疲劳特性研究

针对022Cr17Ni12Mo2不锈钢进行了拉伸试验和疲劳试验。该材料在拉伸时没有明显的屈服平台,具有良好的塑性。进行了一系列应力比R=0的单轴应力控制疲劳试验,得到了各条件下循环应力—应变关系和应力幅—寿命关系,结果表明,随着应力幅值的增加,寿命明显降低,各条件下均产生了循环附加硬化。采用Basquin法、Coffin-Manson方法(SMC)进行了疲劳寿命预测,并采用几个统计特征参量对两模型的预测能力进行对比分析,对比分析表明Basquin法预测结果较好。

低氧、高铵和低光对沉水植物苦草(Vallisneria natans)生长与C-N代谢生理指标的影响特征

湖泊富营养化导致沉水植被大面积衰退和群落逆向演替,诱发一系列次生环境问题,并严重影响到水域生态环境质量.为了从对植物表型生长与C-N代谢生理指标影响的角度深度揭示富营养化水体中沉水植被的致衰退机制,本文以我国长江中下游淡水湖泊常见沉水植物优势种群——苦草(Vallisneria natans)为研究对象,利用L_(16)(4~5)正交试验设计方法,实验模拟研究富营养化水体中低氧、高铵和低光3种重要因素对苦草生长与C-N代谢生理指标的胁迫影响特征.本试验设置了3因素4水平,分别为4个低光照强度(50%、40%、30%和20%自然光照)和4个高铵浓度水平(0.5、1、2和4 mg/L)以及4个低氧处理浓度(7.5、6.5、5.5和4 mg/L).结果显示:光照强度低于30%、溶解氧浓度低于5.5 mg/L时,植株生长与C代谢受阻严重,碳水化合物储存量降低;铵态氮>1.0 mg/L时,苦草N代谢活跃,游离氨基酸(FAA)含量明显升高,可溶性糖(SC)/FAA比降低,淀粉呈降低趋势.研究表明富营养湖泊中苦草的衰退是多种因素综合作用的结果,低氧、高铵与低光均会对苦草的生长与C-N代谢产生不利影响;受损沉水植被在藻-草稳态转换的富营养化湖泊中应通过控制水体高铵浓度,严控低氧出现,及时提高水下照度或透明度(如控磷)来予以保护和科学管理;而在次生裸地且藻类占优势的富营养化水体中沉水植被的恢复与重建过程不仅要降低水体营养盐水平尤其是氨氮的水平,还应着重考虑如何有效提高水下光强与溶解氧浓度,并将如上环境因子控制在一定变幅范围内,且控制条件应原则上严于保护受损沉水植被所需的条件.

焊接节点低温疲劳试验与低温主S-N曲线的构建

为了拓展主S-N曲线法,使之更好地适用于低温、极地环境下船舶与海洋工程结构物的疲劳评估,进行了EH36材料T型焊接接头的低温疲劳性能试验,收集了国内外多个焊接节点低温疲劳数据,建立了疲劳试验试件的有限元模型,运用等效结构应力法,计算焊接节点的等效结构应力,构建低温环境下焊接节点的主S-N曲线。使用该曲线,预测低温疲劳试验的寿命,并与疲劳试验结果、常温主S-N曲线、常温中值D曲线的预测结果进行了比较,结果表明,所提低温主S-N曲线预测方法具有较高精度,可用于低温环境下船舶与海洋结构物疲劳寿命的预测。

低氮胁迫下玉米地方品种形态特征和光合特性的变化

以5个玉米地方品种dp10、dp12、dp23、dp31和dp40为材料，采用盆栽试验，设置正常施氮和不施氮2种处理，研究低氮胁迫下玉米地方品种的苗期形态特征和光合特性变化。结果表明，低氮胁迫对玉米地方品种幼苗株高、可见叶数、总叶面积、根数、根体积、地上部干质量、地下部干质量、根冠比以及光合强度均有影响。不同玉米地方品种的耐氮胁迫性存在明显差异，品种dp40的耐氮胁迫能力相对较强，其株高、可见叶片数、总叶面积、根数、根体积、地上部干质量、地下部干质量、根冠比和光合强度的耐氮胁迫指数分别为0．95、o．84、0．43、0．86、0．74、0．55、0．87、0．91和0．49。不同玉米地方品种的同一形态性状和同一玉米地方品种的不同形态性状的耐氮胁迫指数存在差异，植株总叶面积、地上部干质量、根体积和净光合速率的耐氮胁迫指数较低，其耐氮胁迫指数在5个玉米品种中的变化范围分别为0．19～0．43、0．26～0．62、0．22～0．87和0．16～0．49，因此，可作为玉米地方品种耐低氮种质筛选的指标。此外，我国丰富的玉米地方种质为杂交种耐低氮特性的遗传改良奠定了物质基础。

大气氮沉降提高低磷土壤条件下马尾松菌根共生和磷效率的原因

【目的】菌根共生是提高植物磷(P)营养高效利用的重要机制之一。近年来大气氮(N)沉降的增加,导致森林土壤有效氮含量增加、N/P比发生改变,将影响菌根共生植物的生长和磷效率。【方法】以马尾松优良家系作为试验材料,NH4NO3作为外加氮源,设置模拟氮沉降与同质低磷(介质表层与深层均缺磷)、异质低磷(介质表层磷丰富、深层缺磷)耦合条件下马尾松外生菌根共生的盆栽实验,系统研究模拟氮沉降对低磷胁迫下马尾松家系菌根化苗生长和磷效率的影响。【结果】1)模拟氮沉降对马尾松菌根共生的影响与土壤磷素环境有关。在表层和深层磷素均极为匮乏的同质低磷条件下,氮沉降降低了苗木菌根侵染率和侵染程度,然而提高了菌根共生对马尾松生长和磷效率作用的有效性,马尾松的生长量和生物量均显著增加。在表层磷丰富、深层缺磷的异质低磷条件下,菌根共生对马尾松苗木生长有抑制作用,然而氮沉降降低了其抑制程度,高氮较低氮处理对菌根侵染苗木和菌根化苗生物量积累的抑制程度小;2)同质低磷下,模拟氮沉降显著降低了菌根化苗的根系生长,但增加了根系APase活性和有机酸分泌量,尤其是有机酸分泌量增加了近3倍。相关性分析表明,有机酸分泌对菌根化苗生长的贡献显著高于APase,这是氮沉降促进马尾松生长的主要原因之一。异质低磷下,模拟氮沉降处理后苗木深层菌根的生长发育程度较表层好,深层根的根尖数显著增加。有机酸分泌的增加提高了苗木的磷效率,促进了菌根化苗木的生长;3)不同低磷环境下,氮沉降的增加均降低了土壤磷的相对有效性,菌根通过增加马尾松苗木对土壤磷的吸收和利用,从而改善磷素营养促进马尾松生长发育。两种磷素环境下,马尾松菌根化苗生长对模拟氮沉降均较敏感;4)马尾松菌根化苗生长对模拟氮沉降的响应存在显著的家系差异。【结论】大气氮沉降可改善马尾松的氮素营养,增加菌根作用的有效性,从而促进马尾松对磷的吸收,进而促进了林木的生长。不同马尾松品种对氮沉降的反应有差异,筛选高氮-低磷环境下菌根共生能力强的马尾松基因型,将成为提高土壤磷素生物学利用效率的重要途径。

增铵营养对低温胁迫下棉花幼苗氮代谢的影响

【目的】探明增铵营养提高棉花幼苗抗低温胁迫能力的机制。【方法】以棉花‘新陆早13号’为供试品种,在人工气候室内模拟不同温度处理(15℃和25℃),研究了不同铵硝态氮配比(NH_4^+-N/NO_3~–-N分别为0/100、25/75、50/50、75/25、100/0)对低温(15℃)胁迫下棉花苗期生长、氮素吸收量及氮代谢相关酶活性的影响。【结果】常温条件(25℃)下,较单一铵、硝营养,铵硝混合营养显著提高棉苗各器官的生物量,地上部和根系干物质量在NH_4^+-N/NO_3~–-N比为50/50处理时最大,单一铵营养处理时最小;对棉苗生物量的影响效果表现出铵硝混合营养处理优于单一铵、硝营养处理。低温胁迫(15℃)后棉苗各器官生物量减小,且差异显著。常温和低温条件下,随着营养液中NH_4^+-N比例增加,棉苗全氮含量逐渐递增,氮素吸收量先升后降;棉苗根系、茎秆及叶柄内硝态氮含量呈明显降低趋势;棉花幼苗叶片NR活性明显减小,相反,GS和GOGAT活性则极显著提高。常温处理下棉苗各器官的氮素累积量显著高于低温胁迫处理,低温抑制了棉苗对硝态氮的吸收,降低NR、GS和GOGAT活性。【结论】低温胁迫下,增铵营养可显著提高氮素养分含量,促进棉苗生长,同时通过提高GS、GOGAT等氮代谢相关酶活性,维持氮代谢平衡,增强棉花幼苗对低温的抗性。

低氮磷胁迫对大麦抽穗期的影响

在低磷低氮、低氮胁迫和正常供肥3种条件下对148份大麦种质进行大麦抽穗期研究,结果表明:低氮磷和低氮胁迫下多数大麦抽穗期比正常供肥条件下的延迟,延迟天数明显大于不同大麦基因型差异;低氮胁迫条件下,不同来源和棱型间均对大麦抽穗期影响显著,正常供肥下不同来源对大麦抽穗期影响显著。

A染色体组代换对氮胁迫条件下小麦氮效率的影响

以具有强抗逆性Synthetic 6×为染色体供体的中国春背景A染色体组代换系为材料,研究了A染色体组各对染色体代换对低氮胁迫下小麦氮效率的影响。结果表明,与CS相比,供体的植株干物质量显著降低,植株含氮量显著增加。用供体A染色体组各对染色体对CS相应染色体进行替换后,各染色体代换系1A～7A的植株干物质量和含氮量数值居于供体和CS之间。其中,6A植株干物质量较CS的降低幅度最小,较供体的增幅最大;5A植株干物质量较CS的降低幅度最大,较供体的增幅最小。供体的植株含氮量显著高于受体CS。与CS相比,2A和6A的植株含氮量显著高于CS,其他代换系与CS的差异不显著。在低氮胁迫条件下,6A和2A的植株氮累积量较供体和CS显著增加。研究表明,小麦植株对低氮条件下的氮素吸收能力表现明显的染色体效应,供体6A和2A含有植株抵御低氮胁迫的氮高效相关基因。

弱光照和富营养对苦草生长的影响

本研究通过比较在不同光照和营养(3光照×3营养)水平下栽培的沉水植物苦草(Vallisneria natansL.)的生长及生化指标,探讨了富营养水体中弱光和高营养对苦草生长的影响。结果表明:弱光对苦草生长的抑制作用不受外源营养浓度的影响;而高营养对苦草生长的影响受到弱光胁迫程度的交互作用,表现为在光照较强的45%日光下为抑制作用,光照最弱的2.5%日光下为促进作用,在光强居间的10%日光下没有明显作用。植物组织总氮、总磷、氨态氮及游离氨基酸氮含量随光照减弱而增加,而可溶性总糖和淀粉含量减少;总磷、氨态氮、游离氨基酸氮及淀粉含量随营养增加而增加。因此弱光照和过高营养均对苦草生长产生明显抑制作用,两者具有交互作用,主要表现为弱光影响了高营养的抑制作用。在本研究中,高营养对苦草生长有抑制作用,但尚不能导致铵中毒或储存碳缺乏;可能由于10%和2.5%日光下,弱光胁迫对苦草的代谢已产生很大抑制作用,限制了高营养对苦草的抑制作用。

糯玉米耐低氮胁迫的苗期生理效应

[目的]为耐低氮糯玉米种质的遗传改良提供理论依据。[方法]以30个糯玉米品种为材料,设置低氮和正常施氮两个处理,通过盆栽试验,研究低氮胁迫对糯玉米苗期主要生理特性的影响。[结果]低氮胁迫下,各糯玉米品种的生物量、植株吸氮量、硝酸还原酶活性、叶绿素和可溶性蛋白质含量和明显下降,而过氧化氢酶活性和过氧化物歧化酶活性明显提高。糯玉米出苗前期对低氮胁迫的反应大于后期。不同品种的耐低氮性存在明显的生理差异,以糯玉米品种Wx-235表现出较强的耐低氮生理特性,而以Wx-092对低氮胁迫表现出较敏感的生理特性。[结论]糯玉米出苗前期对低氮胁迫反应敏感。

低磷胁迫对水稻不同基因型苗期氮、磷、钾吸收利用的影响

从营养学角度了解不同耐低磷水稻基因型在低磷胁迫时各基因型对氮、磷、钾3大营养元素的吸收能力及利用能力的差异。结果表明,水稻各基因型对低磷胁迫的适应能力与氮肥、钾肥的吸收量相关不显著,与磷肥的吸收量达显著负相关,即低磷胁迫下耐低磷基因型吸收磷肥量较正常磷处理下明显增加,低磷敏感基因型吸收磷肥量较正常磷处理下明显减少;水稻各基因型植株含氮量与氮效率、植株含磷量与磷效率、植株含钾量与钾效率之间均无显著相关性。根据植株肥料利用效率(干重/含肥量)将水稻不同基因型分为4类:Ⅰ增效型、Ⅱ受抑制型、Ⅲ钝感型、Ⅳ互作型。在耐低磷基因型筛选时应选择肥效类型属Ⅰ型和Ⅳ互作型中磷肥利用效率较正常磷处理下增加的水稻基因型。

DH36钢趾端焊接接头低温疲劳试验

针对常温S-N曲线无法满足极地低温环境下船海结构疲劳设计的需要的问题,开展-60℃条件下的船用DH36钢焊接接头低温疲劳强度试验研究。根据国标准设计DH36钢趾端焊接接头的疲劳标准试件,并将其放置在低温箱内,采用热点应力方法进行疲劳热点应力测试;将测试结果与有限元计算结果相对比,验证试验测量的可靠性。试验共测量2级应力范围水平,每级应力范围水平测量14个试件,基于测得的热点应力范围和疲劳寿命,利用单侧容限系数法得到不同存活率下的存活率-强度-寿命(p-S-N)曲线。试验结果表明,低温条件下疲劳寿命符合对数正态分布,低温条件下的疲劳寿命高于常温条件下的疲劳寿命。

贵州地方稻种禾类苗期耐低氮胁迫的生理效应

为筛选耐低氮胁迫的贵州地方稻种禾类种质资源,为水稻耐低氮遗传改良提供理论依据,以从江小香禾、从江红皮糯、丹寨大种糯、雷山高山糯、沟都堆、黑糯141、公谷等7份贵州地方水稻和1份常规稻品种EY105为材料,设置低氮和正常施氮2个处理,采用营养液培养法,研究低氮胁迫对贵州地方水稻苗期主要生理特性的影响。结果表明,贵州地方稻种禾类存在水稻耐低氮遗传改良的种质材料,其中,公谷、黑糯141、丹寨大种糯、沟都堆的耐低氮特性较好,可以作为耐低氮胁迫材料在水稻育种中加以利用。

油菜氮素吸收和根系性状对低氮胁迫的响应

为探究油菜(Brasscia napu L.)氮素吸收和根系性状对低氮胁迫的响应,选用常规油菜种植品种"814"和湘油15为材料,采用水培,以正常供氮(NO3-浓度为10 mmol/L)为对照(CK),设定2个不同低氮水平(NO3-浓度分别为3、1 mmol/L)处理,测定油菜在不同氮素水平下的氮素吸收量及氮素吸收效率,探究油菜根冠比、根体积、根系吸收面积、根系直径、总根长和根系分枝数的变化特征及其与氮素吸收效率的相关性,并测定了油菜根系活力和根系质膜H+-ATP酶活性变化。结果表明,与CK相比,油菜在低氮胁迫下氮素吸收总量降低,但氮素吸收效率提高,油菜根系细长化且分枝增多,根体积下降但根系吸收面积上升。根系形态和氮素吸收效率的相关性分析表明,影响油菜氮素吸收效率的最大正相关和负相关因素是总根长和根系直径。油菜根系活力CK与3 mmol/L NO3-处理差异不显著,但极显著高于1 mmol/L NO3-处理。在低氮胁迫下,根系质膜H+-ATP酶活性显著升高,3个氮素水平下的油菜根系质膜H+-ATP酶活性差异均达显著水平。