基于直接拉伸试验的沥青胶浆低温性能研究

文中设计直接拉伸试验对拉伸曲线进行形态分析,并提出延伸量、拉伸柔量、残余延伸量比,以及黏韧性等评价指标.通过灌浆成型制备沥青混合料基于展小梁弯曲试验评价其低温变形性能.在此基础上,通过胶浆低温性能指标与混合料最大弯拉应变相关性分析验证基于直接拉伸试验的胶浆低温性能指标的合理性.结果表明:粉胶比对沥青胶浆的低温变形性能有显著影响,粉胶比越大胶浆的脆性特征越明显,其低温性能越差;为保证胶浆的低温变形性能,建议粉胶比不大于1.5;基于直接拉伸试验得到的胶浆低温性能评价指标随粉胶比变化的趋势不受沥青类型的影响,用于评价胶浆低温性能合理可行;相关性分析表明0℃条件下的延伸量、黏韧性,以及韧性比是胶浆低温性能评价的最佳指标.

低温下玄武岩纤维水工混凝土的力学性能试验研究

为研究低温养护条件下玄武岩纤维水工混凝土的力学特性,进行了不同养护温度(20℃、5℃、0℃、–5℃、–10℃、–15℃)、不同养护龄期(3d、7d、14d、28d)下试件的立方体抗压强度和劈裂抗拉强度试验。试验结果表明,养护温度对玄武岩纤维水工混凝土的强度影响较大。相同养护龄期下,玄武岩纤维水工混凝土的抗压和抗拉强度均随养护温度的升高而逐渐增大,且不同养护龄期、相同养护温度的试件强度的差值愈加明显;此外,试件的早期(3d、7d)抗压和抗拉强度发展较快,而在14d龄期后其强度发展变缓。超声波检测试验发现,玄武岩纤维水工混凝土的强度与超声波波速之间存在一定的相关性,两者呈现较好的二次函数关系。该试验可为寒冷地区或冬期施工的水利工程建设与检测提供进一步参考。

LNG铝制板翅式结构的常/低温断裂机理研究

为避免LNG铝制板翅式换热器的强度破坏并提高其使用寿命,基于轴向拉伸试验与扫描电子显微镜观测方法,研究了其铝制板翅式结构在常/低温下的拉伸断裂机理.结果表明,相比常温,低温下板翅试样的屈服极限增大了42.6%,抗拉强度增大了48.9%,破坏时的应变增大了27.8%.常/低温下板翅试样的断裂趋势主要为翅片根部中心朝钎焊区发展断裂以及钎焊区朝翅片根部发展断裂;断裂整体以解理断面及韧窝等形貌为主,但低温下翅片的解理断面密集程度更高,韧窝等塑性形貌更少.板翅试样常温下的断裂位置主要位于钎焊区,低温下的断裂位置仅位于钎焊区.因此,为避免铝制板翅式结构在钎焊区处发生断裂,可采取改善铝制板翅式结构的钎焊工艺以及增加钎焊区焊料等方式.

1050 H12铝合金力学性能的响应曲面模型及优化预测

随着全球各国对南极、深海、太空等极端环境探索活动的增加,铝合金材料的低温服役性能日渐凸显重要,开展铝及铝合金在极端温度条件下力学行为与性能的研究具有重要意义。采用一种符合旋转性的球面设计方法—响应曲面设计(Box-Behnken design,BBD),对1050 H12铝合金拉伸试验参数(拉伸速率、试验温度、保温时间)进行了系统的研究,获取拉伸试验参数与1050 H12铝合金的抗拉强度和断后伸长率的关系,同时结合力学试验结果(抗拉强度、断后伸长率)得出最高优度值分别为复相关系数r_(1)^(2)=0.9991、r_(2)^(2)=0.9948及显著性水平P值(Prob>F)均小于0.0001的可靠数学模型。通过模型及方差分析可知,抗拉强度模型及断后伸长率模型的失拟项分别为0.077和0.117(均大于0.05),表明失拟性检验均为不显著,充分反映了模型试验的误差小,可用于精确分析和预测试验温度、保温时间、拉伸速率与抗拉强度、断后伸长率之间的关系。试验设计方案中3个拉伸试验参数对1050 H12铝合金抗拉强度、断后伸长率的影响从大到小的顺序为试验温度>拉伸速率>保温时间,其中1050 H12铝合金的抗拉强度、断后伸长率均对试验温度十分敏感,且均与试验温度、保温时间呈负相关关系,即在低温条件下1050 H12铝合金会出现低温增强增韧现象。通过响应曲面模型的精确预测得出,当试验温度为-30℃、保温时间为14 min、拉伸速率为9 mm·min^(-1)时,1050 H12铝合金的抗拉强度和断后伸长率会出现峰值。本研究为极端环境下应用1050 H12铝合金提供了有效的数据支撑。

油气管道工程用大口径TE555增材制造三通的开发

从材料、制造工艺、力学性能、焊接性能、实物爆破试验性能以及无损检测、残余应力等多个方面,介绍了采用电弧增材制造技术开发的-60℃和-40℃的低温环境下油气管道工程用Ф1219 mm大口径TE555增材制造三通。开发的增材制造三通各位置强韧性均匀,无明显的方向性,无厚度效应,特别是具有较好的低温韧性;焊接性能良好,无软化现象;肩部加厚后爆破压力达到57 MPa;经过去应力处理后残余应力大幅度降低;无损检测结果表明增材制造工艺可行,无超标缺欠。增材制造三通在定制化、特殊环境和特殊用途工况情况下,具有较好的推广和应用前景。

变温环境下典型胶黏剂对光纤光栅传感器应变传递特性的影响

目的 验证粘贴式FBG传感器对宽温度环境的适应性。方法 通过高低温循环试验研究温度对传感性能的影响。对FBG传感器安装参数进行分析和优化设计,用353ND、UHU PLUS、ergo 5800和502等4种胶黏剂在铝合金表面粘贴安装FBG传感器,制成FBG测试样件。对测试样件进行高低温循环测试,测试试验前后FBG的传感性能,分析高低温循环对FBG传感性能的影响情况。结果 高低温循环后,FBG传感器中心波长产生了0.015~0.642 nm偏移,传感器灵敏度下降范围为0.563%~2.07%。结论 在实际选择FBG传感器胶黏剂时,需特别关注胶黏剂的温度适用范围参数,以减少胶黏剂温度适应性对测试结果的影响,提高测量精度。

高强度钢材Q460C低温力学性能试验

目的研究建筑结构用高强度钢材低温下脆性断裂的力学性能特征.方法利用实验室的CSS-2220电子万能试验机和高低温环境保温箱全套低温设备对14 mm厚的高强度钢材Q460C进行了低温下垂直轧制平面的拉伸试验研究.结果温度的降低使得钢材的抗拉强度、屈服强度以及屈强比均升高,断后伸长率与断面收缩率均减小;扫描电镜分析表明,-40℃下的试件断口呈现出从韧性向脆性断裂过渡的微观形貌,-60℃下的断口则表现出显著的脆性断裂特征.结论低温使得Q460C钢材的塑性和韧性变差;温度≤-40℃时,Q460C钢材倾向于脆性破坏,应加强低温防脆断措施.

均匀设计在SMA骨料级配设计中的应用

采用均匀设计方法 ,对 SMA混合料骨料级配进行了优化设计。进行了高温车辙试验和低温弯曲试验 ,通过对试验结果回归分析处理 ,得到了关于 SMA最佳骨料级配。

钢结构厚板力学性能的低温试验研究

厚板钢材在高层建筑和大跨结构中得到了广泛应用,然而厚度的增加会引起钢板力学性能的变化,特别是厚度方向的性能。采用圆棒拉伸试样,对厚度为60～150mm的建筑结构用厚板Q345B进行了低温力学性能试验,试样分为垂直轧制方向的横向试样和贯穿厚度方向的Z向试样。试验获得了4种厚度钢板的屈服强度fy、抗拉强度fu和断面收缩率ψ等指标及其随温度和取样位置的变化关系,并测得4种厚度钢板Z向性能的相应指标。试验结果表明,随温度的降低,厚板的屈服强度和抗拉强度增大而断面收缩率减小;由钢板表面至中心,横向试样的断面收缩率呈下降趋势;随钢板厚度的增加,Z向试样的断面收缩率逐渐减小,且小于横向试样的断面收缩率。

土工格栅用聚丙烯原料的高温拉伸特性

聚合物原料的高温拉伸过程是塑料土工格栅生产的关键环节,高温拉伸工艺参数的选取对土工格栅制品的使用性能有重要影响。通过"高温-室温两步拉伸"试验方法,对塑料土工格栅用聚丙烯原料先进行高温拉伸,冷却至室温后再测试其室温拉伸性能,得到高温时拉伸温度、拉伸速率和拉伸比等参数对聚合物高温和室温拉伸性能的影响规律。结果表明:随着拉伸温度的升高和拉伸速率的降低,聚丙烯原料高温流变应力明显下降,而拉伸比对高温应力-应变曲线影响较小;聚丙烯原料经高温拉伸处理后,在室温下断裂伸长率随高温拉伸时的温度升高而明显增加,而受高温拉伸速率的影响不大;高温拉伸时的温度、速率和拉伸比均存在一个合理区间,在该试验条件下,高温拉伸温度为110~130℃,拉伸速率为100~250mm·min-1,拉伸比为8~13时,聚合物材料呈现最佳室温拉伸性能。

1000MPa级汽车用双相超高强钢低温脆性研究

为了确定1000 MPa级汽车用双相超高强钢在不同应变条件下的低温脆性及其相互关系,采用二次加工脆化试验、夏比摆锤冲击试验、低温拉伸试验相结合的试验方法对HCT980X+Z钢板的低温脆性进行了研究。结果表明,HCT980X+Z钢板的二次加工脆化温度为-40℃,随着温度的降低,材料逐渐由韧性转变为脆性。预应变会使HCT980X+Z钢板的冲击韧性下降,并且预应变水平越大,材料脆性越高;随着试验温度降低,冲击韧性有所下降,但直到-60℃也未出现韧脆转变温度。HCT980X+Z钢板的屈服强度和抗拉强度随试验温度的降低均有所升高,在温度降低到-45^-50℃以下时屈服强度呈现快速上升趋势;断后伸长率从室温下降至-60℃时变化不明显;断口分析显示温度下降到-40℃以下时HCT980X+Z钢板逐渐由韧性向脆性过渡。

低温条件下塑料土工格栅拉伸特性的试验研究

通过对塑料土工格栅在低温条件下的拉伸试验,得到拉伸屈服力、屈服伸长率、不同伸长率对应的拉伸力等数据,试验数据分析表明:(1)塑料土工格栅在低温状态下抗拉伸能力明显提高;(2)低温条件下,塑料土工格栅肋条截面积越大,拉伸力随温度降低而提高的幅度越大,屈服伸长率随温度的降低而下降的趋势越明显;反之,拉伸力受温度降低的影响逐渐减弱,屈服伸长率受温度降低的影响越小;(3)塑料土工格栅冻融循环后,与未冻融试样对照,拉伸特性没有降低。

国产结构用7020-T6铝合金高低温力学性能试验研究

铝合金材料在高温条件下力学性能会降低,而在低温条件下强度和韧性却会增加。目前国内外关于结构用铝合金在极端温度条件下(尤其是低温下)力学性能的研究较少。为弥补当前研究的不足,完成了国产结构用7020-T6铝合金的高、低温拉伸试验,试验温度为-120℃、-100℃、-50℃、-20℃、0℃、20℃、100℃、150℃、200℃、250℃、300℃。通过试验得到了7020-T6铝合金在不同温度下的抗拉极限强度、名义屈服强度、弹性模量、断后延伸率和断面收缩率等力学性能参数;最后对试验数据进行回归分析,拟合得到了其抗拉极限强度和名义屈服强度随温度变化的计算公式。

基于SCB试验的沥青混合料低温抗裂性研究

通过SCB试件(半圆弯拉试件),采用正交试验设计方法对连续和间断级配的沥青混合料在不同外加剂(styrene butadiene styrene,SBS)含量下进行低温SCB试验.结果表明:在SCB试验中,对试验结果影响最大的是沥青混合料本身的级配类型,其次为试验温度,最后为SBS含量;间断级配(SMA)的沥青混合料在低温时的力学性能明显低于密级配(AC)的沥青混合料;推荐使用级配类型为AC-16,SBS含量为5%的沥青混合料来满足路面设计低温抗裂的要求.

2000MPa级马氏体钢的氢脆敏感性

通过SEM、TEM、XRD、化学相分析等方法对比研究新型扭杆弹簧用40Si2Ni2CrMoV钢(代号N1)和现有45CrNiMoVA钢微观组织及其力学性能,并利用升温脱氢分析(TDS)及慢应变速率拉伸(SSRT)方法对比研究两种试验钢的氢脆敏感性。结果表明,N1钢经300℃回火和45CrNiMoVA钢经180℃回火抗拉强度都在2000 MPa以上;N1钢和45CrNiMoVA钢的氢扩散系数分别为1.34×10^(-7)cm^2/s和2.07×10^(-7)cm^2/s;N1钢中氢扩散系数低于45CrNiMoVA钢,且经相同条件电化学充氢后,N1钢中充入的氢含量低于45CrNiMoVA钢,是N1钢的氢脆敏感性明显低于45CrNiMoVA钢的原因。

寒冷地区沥青路面老化材料的低温性能评价

沥青路面的低温开裂是道路破坏的主要形式之一,在寒冷地区普遍存在。沥青和沥青混合料的低温性能是反映沥青路面抗低温开裂能力的主要指标。本文依托于长平高速公路实体工程,通过现场调查路面的实际开裂情况,以及室内低温劈裂蠕变实验和弯曲梁流变仪实验,评价沥青路面老化材料的低温性能。同时分析路面实际开裂情况与路面老化材料低温性能间的相关性,验证沥青及沥青混合料低温性能评价标准的有效性。

Q460C高强钢材对接焊缝的低温力学性能试验

对我国目前研制的Q460C建筑高强钢材的焊接钢板进行低温拉伸试验,得到屈服强度fy、抗拉强度fu、断面收缩率ψ、断后伸长率δ、屈强比等力学性能随温度的变化规律,同时计算了Q460C焊接接头的温度敏感系数,并对断口进行了扫描电镜分析。研究结果表明:随温度下降,其抗拉强度和屈服强度均有所提高,但ψ和δ都有不同程度下降,并与其母材进行比较分析,表现出其力学性能低于母材,表明Q460C焊接钢材有较大的低温冷脆倾向;得到预测其低温下屈服强度、抗拉强度和屈强比的公式;在低温地区中使用高强结构钢材Q460C时要考虑低温冷脆。

输电铁塔主材角钢的低温拉伸和冲击试验

低温会影响输电铁塔钢材的力学性能,容易导致塔材的脆性断裂事故,危及铁塔乃至整个电力系统的安全。笔者针对Q345B和Q420C高强度钢材角钢及其焊接接头,通过低温拉伸试验和夏比冲击试验,研究了不同材质、不同厚度角钢及其焊接接头的低温力学性能。结果发现,Q345B角钢和焊接接头、Q420C角钢和焊接接头的韧脆转变温度分别为-2.59,-15.28,-32.33和-6.76℃,低温会使4种钢材的的抗拉强度和屈服强度均有所提高,在-45℃的高寒地区的输电铁塔,选择Q420C角钢可以满足设计要求,但是应该尽量避免对Q420C进行焊接处理。

高氮奥氏体钢中退火孪晶界及其断裂刻面的特征

用光学显微镜和扫描电镜对18Cr18Mn0.7N高氮奥氏体钢固溶处理后的退火孪晶界及低温脆断中的退火孪晶界断面进行了观察和分析。结果表明,高氮奥氏体钢固溶处理时形成大量退火孪晶,退火孪晶界上存在微米高度的台阶,同一退火孪晶界上的台阶可以合并和分解,取向也在不断变化。退火孪晶界断面上存在折线状台阶花样,折线的首、末两端均位于断面边缘即晶界上;每根折线由三根取向不同的直线段依次圆滑连接而成,每根直线段分别与一组形变迹线平行,而相邻直线段间成120°角;数根折线以晶界上的同一点为圆心,形成一组同心半圆形花样,断裂刻面上的这种折线状台阶可作为退火孪晶界断裂刻面的判断依据。

Q345钢在低温下的力学性能研究

船用集装箱锁具中的锁轴原为 4 5钢 ,在低温 ( - 2 0℃ )下其性能尤其是冲击值达不到用户 2 7J的要求 ,航行时容易产生脆断。选用Q345钢 ,通过采用适当的锻造工艺和热处理工艺 (正火处理 ) ,锁轴拉伸、冲击性能在低温下使用有了很大的改善 ,延长了使用寿命 ,满足了用户的要求。