疲劳/蠕变复合作用下聚苯乙烯的交互损伤研究

探讨了在疲劳／蠕变复合作用下聚苯乙烯的损伤交互作用，结果表明，在疲劳／蠕变复合作用下聚苯乙烯存在疲劳和蠕变的交互损伤，其断裂寿命比纯疲劳或纯蠕变的断裂寿命低；断裂机制是疲劳循环载荷松动和活化了分子链或链段，从而促进蠕变运动和断裂，并且，疲劳／蠕变的交互损伤程度与温度密切相关。     

基于温度-应力耦合作用的岩石时效蠕变模型

基于岩石变形与热力学基本理论,建立了温度-应力耦合作用下脆性岩石时效蠕变损伤模型。根据此模型,在有限元数值软件COMSOL的基础上进行二次开发,考虑岩石介质的非均匀性,并以最大拉应力准则以及摩尔库仑准则为岩石单元的破坏准则,给出了温度-应力耦合作用下岩石时效蠕变损伤模型的数值求解方法。并结合室内实验结果验证了该模型方法的可行性和合理性。数值模拟结果表明该模型能准确描述不同温度条件下花岗岩典型蠕变全过程三个阶段,即初始蠕变阶段、稳态蠕变阶段和加速蠕变阶段。数值模拟也表明声发射累计数和岩石轴向应变的演化趋势整体上具有一致性,且在初始蠕变阶段和加速蠕变阶段出现较多的声发射现象。     

分形维数和弹性模量衰减表征2D-C/SiC的拉伸蠕变损伤

真空条件对2D—C／SiC复合材料在1300℃和1500℃进行了高温拉伸蠕变试验，蠕变进行到0、0．5h、2h、10h、25h、50h中断试验，用SEM观察表面形貌，用盒维数法计算试样表面裂纹的分形维数；同时测量试样的弹性模量。结果表明，由于2D—C／SiC特有的蠕变损伤形式，所形成的损伤尺度都较短，其分形维数介于0～1之间。用分形维数和弹性模量衰减都可表征2D—C／SiC的蠕变损伤，两种损伤参量所描述的蠕变损伤总的发展趋势基本一致，即蠕变开始阶段损伤发展较快，随后进入缓慢发展的第二阶段。在第二阶段中，分形维数表征的损伤持续单调增加；而用弹性模量衰减表征的损伤在该阶段出现先下降随后升高的现象。以基体裂纹为主要损伤形式的条件下。分形维数主要反映蠕变试样局部的损伤，而弹性模量衰减反映的是蠕变试样整体的损伤。     

蠕变断裂局部损伤方法的有限元模型

提出了蠕变断裂局部损伤方法的有限元模型，通过有局部薄弱环到引入损伤单元，较好地不了多向应力条件下蠕变损伤发生和发展的规律，应用一有限元模型分析缺口圆棒试样的蠕变变形与损伤，得到的计算结果与试验结果能够较好的相吻合。     

多因素耦合下Cr35Ni45Nb钢乙烯裂解炉管损伤数值模拟

基于连续损伤力学理论,利用FORTRAN语言开发了多因素耦合下材料损伤发展的ABAQUS用户子程序,模拟了1050℃温度下,蠕变-渗碳耦合作用的Cr35Ni45Nb钢损伤发展过程。结果表明:承受单一蠕变损伤的炉管外壁最先失效,而承受蠕变-渗碳耦合作用下的炉管内壁最先开裂。单一蠕变因素下Cr35Ni45Nb钢的内壁Von-mises应力和最大主应力随着服役时间的延长出现先降低后增长的趋势。外壁的Von-mises值和最大主应力随着服役时间的延长而增大,从而导致炉管外壁的损伤发展速率高于内壁。蠕变-渗碳耦合作用下Cr35Ni45Nb钢的内壁Von-mises应力和最大主应力随着服役时间的延长而降低,而外壁则相反。     

HP-Nb转化管寿命计算及其数学模型的建立

对HP－Nb转化管进行了蠕变损伤分析，计算了不同温度下HP－Nb转化管的寿命，探讨了每年开停车次数对其寿命的影响。对计算结果应用优化、回归的方法进行了整体拟合，导出了单元损伤与时间和温度的关系，建立了数学模型，为计算机预测HP－Nb转化管剩余寿命提供了算法。     

考虑时效损伤劣化的变参数非线性蠕变损伤模型

应力长期作用下岩体内部损伤不断累积、扩展,导致部分承载单元丧失承载能力,使得岩体内部真实应力强度大于表观应力。该文以流变学理论为基础,将损伤因子引入弹性元件及黏性元件中,给出弹性损伤元件及黏性损伤元件的蠕变特征方程,用以描述持荷过程中由于损伤累积而呈现出蠕变与时间相关的非线性变形特征;然后以弹性损伤元件及黏性损伤元件的蠕变特征方程为基础,给出考虑损伤效应的经典组合模型的蠕变状态方程,并依据稳定蠕变过程中蠕变变形的组成特征,构建了用于描述软岩稳定蠕变的五元件变参数非线性蠕变损伤模型,同时给出了蠕变损伤组合模型的蠕变变形特征方程;最后以江西东乡铜矿砂质页岩稳定蠕变阶段实验数据为基础,分析并验证了蠕变损伤模型在描述软岩非线性蠕变特征方面的准确性及适用性,拟合结果表明:引入损伤因子的蠕变模型元件,能够很好的描述蠕变的时效-非线性特征。     

IN738LC镍基高温合金高温蠕变疲劳性能研究

在对ＩＮ７３８ＬＣ合金的含保载低周疲劳试验中发现，蠕变变形的增加导致了疲劳寿命的降低，在对试样的微观检验中未见有典型晶界孔洞型蠕变损伤，而多见的碳化物及晶界的氧化，所有的裂纹都在试样表面萌生并沿着扩展，因此，在蠕变载荷下晶界氧化是一种可能的蠕变损伤，这里运用Ｄａｎｚｅｒ关系讨论了损伤的机理，并对实验结果进行了较理想的解释。     

锚喷材料蠕变损伤本构方程

从以应力，湿度，温度和损伤诸函数的时间积分表示的自由能泛函出发，根据非平衡热力学定律，给出了喷材料损伤蠕变本构方程和损伤演化方程，其养护 时间及为有效作用应力的定义，将喷将射混土 老化效应及骨料因素同时被考虑，实验表明理论和实验结果吻合较好。     

蠕变对SMC复合材料动态粘弹性能的影响

本文采用蠕变－振动实验方法，对一种ＳＭＣ短纤维增强复合材料，考察了在不同加载时间和温度下恒载蠕变对其动态力学参量的影响，拟合了该材料的本构关系。实验结果表明：经不同时间和温度下蠕变变形后，其动态弹性模量Ｅ都产生不同程度的下降，其损耗因子ｔｇδ都呈上升趋势。随着蠕变时间的延长和温度的提高，它们的相对改变量变化越大。但在常温下动态弹性模量随蠕变时间无明显变化；在随温度上升中，损耗因子对不同的蠕变时间…     

转化管蠕变参量的二元回归分析

对于以温度和应力为变量的幂函数型蠕变参量,本文提出了一种二元回归分析方法,计算了ＨＫ４０转化炉管新材料的稳态蠕变速率参量和蠕变损伤速率参量的咽归系数,并搪塞了材料常数对这两个蠕变参量的影响。回归出的蠕变参量解析式与试验数据拟合得颇好。特别对于极少量的试验数据,更能显示本文方法的有效性。     

高温蠕变裂纹扩展参量Q*(t)及其应用

针对C^*参数的不足，本研究修正Q^*并得到了一个新的蠕变裂纹扩展速率(CCGR)控制参数Q^*(t)。该参数综合了温度、应力场、激活能等影响因素，很好地表征了在不同应力或温度条件下蠕变裂纹扩展的特性。该参数能完整关联整个蠕变裂纹扩展的不同阶段，并从材料蠕变断裂的机制上反映了蠕变裂纹扩展的本质。     

钛合金蠕变损伤的非线性Lamb波检测

金属材料在高温高压服役过程中会发生蠕变损伤,检测和评价金属材料的早期蠕变损伤具有重要工程意义。针对Ti60钛合金蠕变损伤采用非线性Lamb波进行检测,分别选择Lamb波S_1-S_2模式对和A_4-S_8模式对开展钛合金蠕变损伤试样的实验测量,并采用归一化非线性参数来表征钛合金的蠕变损伤状态。研究结果表,明两种模式对的归一化非线性参数随着材料蠕变损伤程度的加剧均表现出"上升-下降"的变化趋势,且A_4-S_8模式对归一化非线性参数变化率比S_1-S_2模式对更大,说明该模式对对Ti60钛合金蠕变损伤更为敏感。     

热等静压及恢复热处理工艺对DZ125蠕变损伤的影响

选用4种不同参数的热等静压及恢复热处理工艺对DZ125蠕变损伤试样进行显微组织演化的研究,并进行力学性能评价。结果表明:DZ125合金经预持久损伤实验后,显微组织出现了γ′相退化、蠕变孔洞形成等,但是碳化物没有出现由MC型向M_(23)C_6及M6C型分解。此外,热等静压的温度在孔洞愈合过程中作用显著,1200℃及1250℃温度下分别出现了γ′同心筏排结构及合金的初熔现象。同时,通过选取合适的热等静压参数,可以避免内部再结晶的产生。合理的热等静压及恢复热处理工艺可以改善蠕变损伤的显微组织,并使其显微硬度达到原始态水平,且持久寿命得到提高。     

考虑损伤的蠕变问题的变形场与损伤场

本文研究了考虑损伤的蠕变介质的变形场与损伤场的解。求得了下列三个问题的新解:(1)考虑损伤的指数律蠕变材料在小损伤条件下的变形场与损伤场;(2)幂律蠕变材料在大损伤条件下的裂纹尖端场;(3)全耦合蠕变损伤的圆柱扭转问题的变形场与损伤场,这三个新解均可用解析的形式表达。     

化学气相渗透2D-SiCf/SiC复合材料的蠕变性能及损伤机理

研究了采用化学气相渗透工艺制备2D-SiC_f/SiC复合材料的真空蠕变性能, 蠕变温度为 1200、1300和1400 ℃, 应力水平范围为100~140 MPa。用扫描电子显微镜(SEM)和高分辨透射电子显微镜(TEM)分别观察分析了2D-SiC_f/SiC复合材料的蠕变断口形貌和微观结构。结果表明, 2D-SiC_f/SiC复合材料的主要蠕变损伤模式包括基体开裂、界面脱粘和纤维蠕变。桥接裂纹的纤维发生蠕变并促进了基体裂纹的张开、位移增大, 进一步导致复合材料蠕变断裂, 在复合材料蠕变过程中起决定性作用。2D-SiC_f/SiC复合材料的蠕变性能与SiC纤维微观结构的稳定性密切相关。在1200 ℃/100 MPa时, 纤维晶粒没有长大, 复合材料的蠕变断裂时间大于200 h; 蠕变温度为1400 ℃时, 纤维晶粒明显长大, 2D-SiC_f/SiC复合材料蠕变断裂时间缩短至8.6 h, 稳态蠕变速率增大了三个数量级。     

平头压痕试验确定铝合金2A12的蠕变剩余寿命研究

基于平头压痕理论和蠕变损伤理论,提出了采用平头压痕试验和拉伸蠕变试验相结合的方法来确定铝合金2A12的蠕变剩余寿命.具体思路为:(1)由拉伸蠕变试验(通过控制试验时间)获得不同损伤的试样;(2)针对受损试样,由压痕加卸载试验确定不同损伤所对应的卸载曲线顶部斜率;(3)通过计算获得拉伸蠕变试样的损伤量;(4)得到卸载曲线顶部斜率与损伤的关系曲线,并以此为标定曲线推断出铝合金拉伸蠕变损伤试样的剩余寿命.     

基于蠕变试验的沥青粘弹性损伤特性

通过BBR-弯曲梁流变仪在不同温度下进行沥青小梁蠕变试验,得到了不同温度下的蠕变柔量曲线。通过移位,按WLF公式推导得到了不同温度下的移位因子和各个温度下的蠕变柔量主曲线簇。用Weibull函数来描述沥青内部缺陷的分布,将Burgers粘弹性模型与连续损伤因子模型二者耦合建立了沥青的粘弹性损伤模型。理论模型和试验结果比较吻合,表明在沥青粘弹性性能评价过程中考虑损伤效应的影响是必要的。     

循环频率对SiCw／6061Al复合材料高温循环蠕变的影响

在测试应力范围内，SiCW／6061Al复合材料在196℃显示循环蠕变加速而在350℃显示循环蠕变减速在0～0.5Hz范围内，随着频率的增加，温度较低时循环蠕变应力指数增加而激活能降低，温度较高时应力指数与激活能同时增加当频率增加到1Hz时则偏离上述趋势     

镍基单晶合金紧凑拉伸试样高温断裂特性的实验研究

采用紧凑拉伸（CT）试样对三种晶体取向[001]，[011]，[111]的镍基单晶合金DD3在950，850℃和760℃下的拉伸以及950℃时的蠕变和疲劳性能进行了实验研究。应用光学显微镜（OM）和扫描电子显微镜（SEM）分别对单晶体裂纹扩展路径和断口表面进行了观察和分析。拉伸实验结果表明：单晶体裂纹扩展路径沿着特定的晶体学矢量方向扩展而在试样自由表明呈现Z字型外观，其扩展方向及形状取决于晶体取向。温度对试样的断裂形式影响较为显著，760℃时的断裂特征为剪切型脆性断裂，断裂平面为沿滑移面的光滑斜断口；950℃下试样断裂逐渐转变为微孔聚集型韧性断裂，断口由粗糙的剪切唇和纤维区构成。蠕变和疲劳实验结果表明：镍基单晶具有明显的蠕变和疲劳性能各向异性，蠕变寿命以[011]，[111]，[001]顺序依次减小，疲劳寿命以[111]，[011]，[001]顺序依次减小；蠕变及疲劳裂纹扩展路径均与加载方向垂直，断裂表面均为光滑的平断口。试样断口细观分析显示，蠕变试样断口由杯锥状韧窝组成，而疲劳试样断口则由疲劳裂纹组成。疲劳损伤比蠕变损伤更有利于裂纹的扩展。