SURFACE YIELD STRENGTH AND FATIGUE LIMIT FOR STEELS

The surface yield strength(σ_(ms))for various carbon steels was studied by means of X-ray diffraction method.The results showed that it is.far below the bulk yield strength,and is the resistance against plastic deformation in the surface layer.The smooth fatigue limit is associ- ated with crack initiation which is a result of accumulation of plastic deformation.Experimen- tal results showed the relation of smooth fatigue limit for 50% survival with σ_(ms)is σ_(ms)=0.81 tO 1.02 σ_(-1)for different steels.The smooth fatigue limit of a medium carbon steel for 99.9% survival with σ_(ms)is σ_(ms)=0.98 tO 1.10 σ_(-1).It is less expensive and time consuming to measure σ_(ms)than σ_(-1).

Cu-4Ag合金微细丝拉拔极限预测模型

采用三室真空冷型竖引连铸设备制备了Cu-4Ag合金铸态杆坯,并利用连续冷拉拔变形得到了不同线径的Cu-4Ag合金微细丝,通过拉拔实验获取了不同线径下材料的屈服强度和抗拉强度;基于线径与强度的关系,构建了微细丝拉拔极限预测模型。结果表明,在拉拔过程中,Cu-4Ag合金微细丝的线径与抗拉强度密切相关,具有明显的尺寸效应;修正后的拉拔极限模型能够较为准确地预测不同线径的Cu-4Ag合金微细丝能够达到的拉拔极限。将拉拔极限模型产出的数据导入MATLAB中,构建了三维曲面模型,可以更为直观地分析材料的拉拔极限。

锈损钢筋的力学性能

本文根据钢筋混凝土构件内锈损钢筋的试验结果，研究钢筋锈蚀以后力学性能的变化规律。

表面微观屈服强度与疲劳极限的关系

本文利用X射线对不同碳含量钢的表面微观屈服强度进行了研究。试验结果表明,表面微观屈服强度σ_(ms)远低于整体材料的屈服限,是一个反映表面抵抗塑性变形能力大小的参量。材料光滑疲劳极限往往是由裂纹荫生所控制的,与表面抵抗塑性变形的能力有关。本试验表明不同材料的σ_(ms)与存活率为50％疲劳极限的关系为:σ_(ms)=(0.81—1.02)σ_(-1);40Cr不同热处理状态的σ_(ms)与存活率为99.9％疲劳极限的关系为:σ_(ms)=(0.98—1.10)σ_(-1)。σ_(ms)的测定要比疲劳极限σ_(-1)的测定省时得多,有可能在工程上获得应用。

基于统一强度理论的条带煤柱设计

现有条带煤柱设计方法偏于保守,急需更合理有效的条带煤柱设计方法,以提高条带开采的煤炭采出率。基于统一强度理论,建立了合理考虑中间主应力影响的条带煤柱极限强度公式,进而将其应用于条带煤柱屈服宽度和留设宽度的解析计算,并与Wilson公式以及广义SMP准则的拓展结果进行比较,得出中间主应力、煤层黏聚力和内摩擦角的影响特性。研究结果表明:本文所得统一计算式是一系列有序解的集合,具有广泛的理论意义;中间主应力、煤层黏聚力和内摩擦角对条带煤柱设计影响显著,应充分考虑中间主应力效应和煤层强度参数变化;Wilson公式结果过于保守,广义SMP准则结果是本文统一强度理论结果的一个线性逼近。

条带煤柱设计的强度准则效应研究

条带开采广泛应用于深部煤层,合理的条带煤柱尺寸对提高煤炭采出率和保护地表地貌都具有十分重要的意义。通过总结平面应变状态下Wilson准则、Mohr-Coulomb(M-C)准则、广义Matsuoka-Nakai(M-N)准则、广义Lade-Duncan(L-D)准则和外接圆Drucker-Prager(D-P)准则等5种强度准则的统一表达式,进而建立条带煤柱的极限强度、屈服宽度和留设宽度的统一计算公式,探究条带煤柱设计的强度准则效应,并得出煤层黏聚力和内摩擦角的影响特性。研究结果表明:建立的统一计算式涵盖文献已有解,且应用非常方便;条带煤柱设计的强度准则效应显著,Wilson准则和M-C准则的结果过于保守,外接圆D-P准则应用需谨慎,应优先选用广义M-N准则或广义L-D准则;煤层黏聚力和内摩擦角对条带煤柱设计的影响明显,应充分考虑煤层的强度参数变化。该研究结果可为条带煤柱的合理设计与施工提供一定的理论指导。

统一弹塑性本构模型在ABAQUS中的开发与应用

基于统一弹塑性本构模型的有限元理论格式,根据ABAQUS的UMAT格式要求,编制相应的接口程序,将统一弹塑性本构模型引入ABAQUS中。采用退化的统一强度模型(b=0时,为Mohr-Coulomb模型)与ABAQUS自带的Mohr-Coulomb模型,对单轴试验和圆形硐室进行弹塑性分析,验证所开发材料子程序的正确性及高效性。考虑到统一强度模型的一般情况(b≠0)和屈服面硬化条件,对圆形硐室进行弹塑性计算,得到应力场的变化规律。所提出的研究思路具有普遍性,为采用ABAQUS平台进行本构模型的二次开发提供了借鉴和参考。

微粒子喷丸中碳钢疲劳性能分析

使用旋转弯曲疲劳试验机进行了中碳钢10^9cyc的疲劳实验,分析了直径100μm的钢球和陶瓷球喷丸处理后材料的疲劳性能及实验过程中残余应力的稳定性.与未喷丸试样相比,2种微粒子喷丸试样的疲劳极限分别提高了35%和23%.根据实验过程中对残余应力的跟踪测试,详细分析了残余应力松弛的过程及机理,阐述了疲劳极限提高机理及其控制因素.

基于双剪统一强度理论的厚壁圆筒塑性极限载荷分析

应用双剪统一强度理论 ,考虑材料的拉压异性和同性 ,推导了在内压和轴力联合作用下的厚壁圆筒的塑性极限载荷表达式 .在该表达式中 ,当其系数取不同的值时 ,就能得到按Tresca屈服准则、线性逼近的Mises屈服准则和双剪应力屈服准则进行计算的结果 .

基于双剪屈服条件的输油管道腐蚀剩余强度可靠性研究

提出基于双剪屈服塑性极限条件的管道可靠性爆破压力可靠度模型,在基于剩余强度可靠性理论基础上,着重分析随机参数,即腐蚀深度、腐蚀长度和运行压力的分布情况,通过经典可靠性计算方法、JC法将非正态分布转化成标准正态分布,从而建立起基于双剪屈服条件的管道腐蚀可靠性计算模型。通过提取现场实验数据进行验算,其结果表明:双剪屈服强度理论算得的爆破压力更接近实验结果,该方法降低API579的保守性,大大提高了可靠性的计算精度。

强度、吸能与韧性兼容的新型球形孔泡沫纯铝

在球形孔泡沫纯铝压缩、拉伸应力应变曲线基础上,研究了致密化起始点、吸能能力、压缩强度和拉伸性能.结果表明:球形孔泡沫纯铝与球形孔泡沫铝合金的压缩应力应变曲线相似,分为3个部分:线弹性阶段、平台阶段和密实阶段;提出了根据压缩曲线的斜率图,确定球形孔泡沫纯铝的致密化起始点的新方法;球形孔泡沫纯铝相对于球形孔泡沫铝合金是一种吸能能力更强的、韧性性能良好的新材料.采用Gibson-Ashby的模型来分析球形孔泡沫纯铝的压缩屈服强度和抗拉强度,吻合效果良好.

复杂渠坡稳定性分析方法比较

目前边坡稳定性分析方法主要有刚体极限平衡法、有限元极限平衡法以及有限元强度折减法3种.为了分析这3种方法以及不同屈服准则在边坡稳定计算中的差异性,以南水北调工程中某典型复杂渠坡为例进行比较计算.结果分析表明,3种计算方法所得渠坡稳定安全系数相近,其中强度折减法中不同的屈服准则对计算结果影响较大.鉴于M-C准则在应力空间中屈服面棱角会对数值计算稳定性产生影响,建议优先采用与M-C准则相匹配的D-P3或D-P4作为强度折减法的屈服准则,由此计算得到的边坡稳定安全系数合理,且参数折减时能保持计算过程具有良好的稳定性.

圆柱螺旋拉压弹簧多种失效模式的可靠性设计

分析了弹簧实际可能的四种失效模式 ,建立了弹簧的多种失效模式的数学模型 ,其中考虑到了模式相关问题。实例计算与弹簧的常规设计计算比较说明 ,应用该可靠性计算数学模型对弹簧进行设计计算更趋于科学和实际。

含1．6%碳的超高碳钢的力学性能

对一种碳含量为1.6%的超高碳钢的组织和综合力学性能进行了研究。结果表明:采用离异共析转变的球化工艺以及随后的正火处理,获得了超细珠光体和颗粒状碳化物的组织。其强度和塑性都有很大提高,并有较高的疲劳强度,屈服强度和抗拉强度分别为980 MPa和1 470 MPa,比40CrNiMo钢的强度提高很多,塑性与其相当,是一种优良的结构钢材料。

短纤维增强金属基复合材料拉伸变形的屈服行为的理论研究

运用空间轴对称弹塑性有限元方法和混合律模型，推导出应力应变分配系数的解析表达式，并由此提出了一种新的定义复合材料比例极限和屈服强度的方法，进而研究了材料参数（纤维长径比、纤维体积分数、纤维根间距和基体应变硬化指数）对短纤维金属基复合材料拉伸变形行为的影响．研究表明，应力应变分配系数及其变化速率可以定量描述复合材料的屈服行为及应力分配作用；低应变阶段的应力应变分配系数与复合材料弹性模量之间存在确定的关系．该方法可以反映出材料参数对复合材料屈服行为的影响，预测的弹性模量和屈服强度与实验结果及Ｅｓｈｅｌｂｙ模型吻合很好。

带可更换低屈服点耗能梁段-端板连接的钢框筒结构抗震性能试验研究

为研究带可更换低屈服点耗能梁段-端板连接的钢框筒结构(SFTS-RSLs)抗震性能和震后可更换能力,以耗能梁段长度和楼板组合效应为研究变量,设计3个2/3缩尺的单层单跨SFTS-RSLs子结构平面试件。框筒柱和裙梁采用Q460高强钢,耗能梁段采用低屈服点钢LYP225。通过水平低周往复加载试验对结构的破坏模式、刚度、承载力、耗能能力、延性、可更换能力以及耗能梁段塑性转角与超强系数进行研究。试验结果表明:试件滞回曲线饱满,延性高,具有稳定、良好的耗能能力和塑性变形能力;耗能梁段的破坏模式主要为翼缘严重屈曲且翼缘-端板焊缝撕裂或腹板撕裂;耗能梁段超强系数均值约为1.95,极限塑性转角超过0.18rad,远大于AISC 341-16规定的塑性转角限值0.08rad;楼板组合效应对结构承载力、耗能能力、延性、可更换能力、耗能梁段塑性转角和超强系数影响不大,对结构的弹性刚度影响显著;减小耗能梁段长度能够提高结构承载力、抗侧刚度、耗能梁段塑性转角和超强系数,但会降低结构的耗能能力和延性;加载过程中,结构的塑性变形与损伤集中在耗能梁段,框筒柱和裙梁处于弹性状态,有利于结构震后修复与正常使用功能的快速恢复。

基于动强度模式和时程应力分析的Newmark滑块位移法

考虑土的抗剪强度在地震过程中的波动效应,在动强度的基础上将拟静力极限平衡分析与地震动力反应相结合,进行土工建筑物地震永久变形分析。首先,基于土工动力有限元分析确定潜在滑动体的平均角加速度时程和各土条底部的应力时程;进而,基于 Seed 或水科院动强度模式下的拟静力极限平衡分析,确定滑动体的时程抗滑力矩和时程屈服角加速度;最后,采用 Newmark 刚体滑块模型估算滑动体的累计滑动位移。算例计算表明,考虑材料的动强度得到的坝坡滑移量约为仅考虑静强度的坝坡滑移量的1～2倍,结果更为合理。

UOE成形中X60管线钢板的力学性能反推模型

针对大直径直缝埋弧焊管线钢管在UOE成形及之后的试样压平过程中板料力学性能的变化问题,为实现从钢管力学性能确定毛坯钢板力学性能的反向计算,以X60管线钢为例,应用有限元数值模拟方法分析了不同规格钢管在UOE成形过程中重要特征部位的弯曲变形,采用4点弯曲方法制作了具有相同等效应变的弯曲试件,依据API标准关于管体试样力学性能压平试验方法,分析了X60管线钢在弯曲及压平变形后的力学性能变化规律,给出了等效应变在0.0104～0.0586区间的X60管线钢的屈服强度反向计算近似方法。

等延性屈服点谱YPS

采用反向加载时刚度退化的修正克拉夫(Modified-Clough,MC)滞回模型,计算单自由度体系(SDOF)在4类场地下共370条地震波输入后的弹塑性动力时程响应。利用屈服位移在结构设计过程中的稳定性,提出了可描述屈服位移和屈服强度系数之间关系,且辐线周期用地震波特征周期标准化的屈服点谱YPS(YieldingPointSpectra)。以屈服位移作为基本设计参数的YPS谱是一种等延性反应谱,其不但可以直接用于抗震结构的弹塑性设计,还可以用于验算结构在地震作用下的最大弹塑性位移反应。

双剪统一强度理论在厚壁圆筒分析中的应用

运用双剪统一强度理论对厚壁圆筒进行了屈服应力函数和极限载荷的分析,得到了一系列公式,而这一理论可以运用在挤压凹模的塑性分析中。在这些计算公式中,当拉压异性系数α和中间主应力影响系数b取不同值时,可以简化成按不同的屈服准则分析的计算结果。运用双剪统一强度理论可以更好地发挥材料的强度潜力,取得更大的经济效益。