中性盐雾腐蚀环境中Q235钢板力学性能的退化规律

在中性盐雾腐蚀环境中对Q235钢板进行0~178d的加速腐蚀试验,采用光学表面测量技术对锈蚀钢板表面进行数据采集,运用Geomagic studio逆向工程软件建立了Q235钢板锈蚀表面的几何模型;通过单轴拉伸试验研究了Q235钢板力学性能的退化规律。结果表明:随着锈蚀质量损失率增大,Q235钢板的屈服强度、抗拉强度和断后伸长率均呈明显的线性退化趋势,屈服平台迅速缩短,严重蚀坑的存在使得锈蚀钢板更易产生塑性损伤而进入颈缩阶段;通过对二次塑流模型进行修正,建立了锈蚀Q235钢板的应力-应变退化本构模型,得到了模型形状控制参数随锈蚀质量损失率变化的退化规律;在中性盐雾环境中,Q235钢板的腐蚀以点蚀为主,蚀坑分布不均匀,且具有较大的离散性和随机性,腐蚀过程中层状剥蚀产生的影响不可忽略。     

静力拉伸载荷下复合材料单向板刚度衰减规律研究

复合材料单向板在静力拉伸载荷作用下产生损伤后刚度会衰减下降。通过分析单向板静力拉伸破坏过程,研究了纵向、横向及剪切向应力分量对材料刚度衰减的影响,建立了考虑载荷大小和铺角变化的刚度渐进退化模型。为验证模型的合理性,对一系列不同铺角的T700/YPX3001复合材料单向板进行了静力拉伸试验,并且基于所提出的模型采用数值仿真方法模拟复合材料单向板在静力拉伸载荷作用下的损伤过程,数值仿真结果与试验结果相吻合。     

单个边缘微观损伤对铝合金材料蚀坑应力集中效应的影响研究

为获取边缘微观损伤对铝合金蚀坑产生的应力集中效应的影响及影响规律,采用ANSYS有限元方法,构建7B04铝合金半椭球体简化蚀坑模型、单个半椭球体包含一个边缘微观损伤的蚀坑模型,并基于线弹性断裂力学,开展两种蚀坑模型的应力集中效应计算分析.研究发现:边缘微观损伤对半椭球体蚀坑应力集中效应的数值大小、作用区域以及作用区域大小影响明显.包含与不包含边缘微观损伤的半椭球体蚀坑产生的应力集中系数最大值分别为Kt,max=3.359和Kt,max=2.24;包含边缘微观损伤的半椭球体蚀坑其应力集中效应明显的区域集中在边缘微观损伤与半椭球体蚀坑交汇位置的侧边;边缘微观损伤对点蚀损伤应力集中效应的影响与其表面尺寸、深度以及方位有关,应力集中系数随其深度与长度的比值(h/l)增加而增加,且Kt,θ=45°>Kt,θ=0.     

复合材料风电叶片细观失效准则及其损伤演化

针对复合材料风电叶片在实际使用过程常常出现损伤的问题,提出一种基于细观失效准则的复合材料细观损伤分析模型。采用通用单胞模型(Generalized method of cells,GMC)对具有周期性的单向复合材料层合板进行细观建模,并且引入基于Huang模型的细观失效准则和刚度退化准则,从细观层面上分别对纤维和基体的失效模式进行表征,对4种单向复合材料层合板的渐进损伤过程进行数值模拟。在试验验证过程中,先对两种不同状态(含损伤和无损伤)的复合材料风电叶片进行了静力加载试验,采用光纤光栅传感器监测损伤对风电叶片应变的影响;然后通过典型的单向层合板的拉伸破坏试验得到的应变曲线来验证本算法的有效性。结果表明:当复合材料风电叶片中存在损伤时,将降低其承载能力,并且应变值变化明显,可以通过应变来监测叶片的健康状态;提出的模型能够通过得到的应变曲线准确地预测单向复合材料层合板的力学性能和破坏强度值。     

开孔层合板双轴拉伸渐进损伤分析与试验验证

基于渐进损伤分析方法,建立十字架层合板[0/90]4 s的逐渐损伤有限元模型。通过开发参数化应用程序,实现在ANSYS中的仿真应用。研究分析3种加载比对层合板双轴拉伸强度与破坏行为的影响,将有限元模型与试验进行对比验证,其强度计算值与试验值之间最大误差为9%。有限元仿真得出的失效位置与试验吻合较好,可见该模型能合理预测层合板双轴强度并可用于失效分析。     

含点蚀损伤7075-T6铝合金拉伸性能数值模拟

在环境腐蚀的作用下,高强度铝合金的宏观拉伸性能,尤其是断裂延性会出现明显下降,严重危害结构的安全.文中在细观力学分析的基础上,引入细观损伤变量--孔隙率等效点蚀坑对材料性能的影响.根据未腐蚀材料拉伸试验数据,回归给出改进的孔隙率演化模型中的参数值.使用改进的Gurson屈服准则,对经过不同时间预腐蚀的7075-T6铝合金的延性断裂性能进行数值模拟.数值结果与试验结果吻合,证明文中方法的正确性和有效性.     

模拟点腐蚀多孔的两种油套管钢的拉伸性能

根据发生点腐蚀的油气管线基体呈现出点蚀坑的多孔特点,选用了两种常用的油套管钢N80和P110,通过计算机产生随机数确定点蚀坑的位置,利用小钻头打孔的方法模拟其基体多孔特征进行拉伸试验,测得其弹性模量E、屈服强度σ0.2和抗拉强度bσ,将前二者的理论公式进行修正,给出了两种多孔钢的bσ与孔隙率Φ的函数关系式。结果表明,随着材料Φ的增加,测得E、0σ.2和bσ均下降,且下降趋势逐渐减缓;E的测量值和理论计算值吻合,P110钢比N80钢符合得更好;0σ.2的测量值随着Φ的增加而递减,但衰减速率略快于理论预测;bσ的变化与屈服强度相似,在较大Φ时递减趋于缓慢。     

点蚀坑三维形貌对齿轮齿面应力集中影响的研究

为了研究齿轮点蚀坑三维形貌对齿面应力集中的影响,利用有限元方法,分析了不同形貌的点蚀坑对轮齿应力集中系数的影响.然后以椭球点蚀坑为研究对象,通过改变椭球点蚀坑长、宽、深尺寸,分析了不同长宽比、深宽比变化对应力集中系数的影响,并建立了椭球点蚀坑应力集中系数随三维尺寸变化时的近似计算模型.根据某齿轮接触疲劳试验数据,对所建...     

高强度铝合金腐蚀损伤检测实验研究

在实验室环境下对LC4铝合金进行加速腐蚀试验,用超声C扫描机对试件表面腐蚀损伤特性进行检测,可明显识别单蚀坑及多蚀坑连通区域.用数码显微镜观测单蚀坑表面形貌近似为一个圆形,而且在一个尺寸较大主蚀坑边缘还有若干次蚀坑,首次采用激光位移传感器测量腐蚀坑深度,综合多种测量结果,进行腐蚀损伤形貌研究,经过统计分析点蚀最大坑深度...     

橡胶弹性减振元件疲劳裂纹扩展寿命分析

对NR68橡胶纯剪切试样进行疲劳裂纹扩展试验,结果表明裂纹扩展率与撕裂能之间存在幂率关系.基于疲劳累计损伤理论,以撕裂能范围为损伤参量,建立橡胶疲劳寿命预测模型.对NR68橡胶裂纹扩展试验数据进行回归分析,拟合得出模型参数.综合应用有限元结构分析方法、橡胶材料等效应力计算方法和橡胶单侧切口拉伸(Single edge notched tensile,SENT)试样拉伸试验的应力应变数据,提出橡胶弹性减振元件撕裂能范围的计算方法,从而将弹性减振元件在复杂应力状态下的疲劳寿命问题转化为单向应力状态下橡胶材料的疲劳寿命问题.利用所建模型对锥形橡胶弹簧的疲劳寿命进行分析预测,并通过锥形橡胶弹簧台架疲劳试验进行验证,结果显示预测疲劳寿命是试验疲劳寿命的1.33倍,预测精度比较理想.