基于磁滞无损技术的起重机钢梁疲劳寿命分析

针对起重机的钢梁结构的疲劳问题，选取起重机所用钢材制得3组试样进行测试，每组试样的中间标距部分标记了3个位置，随后对试样进行拉伸试验，拉伸前后分别进行矫顽力测试，对拉伸试验过程进行仿真工作，将得到的仿真应力云图与矫顽力云图进行了对比。测试及仿真结果表明：随着外加拉应力的增大，材料的矫顽力(Hc)逐渐增大，矫顽力呈现阶段性的变化规律，这可能与残余应力在材料内部产生位错的钉扎效应有关，矫顽力云图表明试样内部的晶体结构受到不同程度的破坏，矫顽力也随之增加。进一步对矫顽力与应变数据进行理论分析，得到矫顽力 应变拟合曲线与拟合方程。     

相变诱导塑性钢高应变速率性能和失效行为分析

以TRIP590钢为研究对象,对静态和高应变速率下的力学性能进行测试,获取性能变化规律,并对应变速率相关本构模型进行拟合;采用剪切、中心孔拉伸、缺口拉伸、穿孔等5种试样来表征材料在拉伸、剪切及复合状态下的失效行为,并采用MMC断裂失效模型进行拟合;将材料模型应用于不同试样模型,开展断裂试验仿真,并与试验测试结果进行对比,以验证失效模型的精度;采用高速冲击折弯进行试验,验证模型的准确性。结果表明：TRIP590钢具有良好的延展性,断后伸长率可达35.5%,强塑积达到21.66 GPa%;具有较强的应变速率敏感性,随着应变速率的增加,其强度不断增加,而且材料的伸长率也不断提高;随着应变速率的提升,材料吸收的能量逐渐增加;设计的5种断裂失效测试试样可以表征材料的失效行为;应用MMC断裂失效模型仿真所得的断裂形貌与试验结果相符,关键参数仿真与试验测试结果的平均误差均小于5.5%;拟合获得材料本构模型用于冲击折弯的仿真结果与实测结果基本一致,误差控制在3%以内,可以较好地反应材料的力学特征。     

DP1000高强冷轧双相钢冲压成形数值模拟及试验

DP1000高强冷轧双相钢已开始广泛用于汽车等工业领域。建立了DP1000高强钢冲压试验的简化有限元模型,利用材料拉伸试验得到的工程应力应变曲线求出DP1000钢的真应力应变曲线。通过Newton-Raphson算法对模型进行非线性有限元求解,分析试样在冲压过程中的三个方向的应变云图。结果表明,仿真结果与试验结果较为接近,可以根据有限元分析结果优化冲压成形工艺,从而指导DP1000高强钢的冲压成形试验。     

基于热冲压工艺的AA6111铝合金热变形行为及本构模型

基于Gleeble-3500热模拟试验机,以AA6111铝合金板材为试验材料,在变形温度为425℃～525℃范围内、应变速率为0.01/s～1.0/s范围内进行了的高温拉伸测试,获得了材料在高温下的真应力-应变曲线。对拉断后的试样进行组织分析,阐述了不同变形条件下AA6111铝合金的组织对其高温流变行为的影响。研究结果表明:在高温下,AA6111铝合金的成形性随温度的升高而降低,随应变速率的增大而增大;采用改进的Arrhenius方程及Zerilli-Armstrong模型构建以温度、应变、应变速率为变量的AA6111铝合金流变应力本构模型,通过参数拟合计算,实验数据与模型计算结果吻合较好。     

基于棒材拉伸试验确定金属材料真实应力应变关系的研究

根据颈缩段塑性变形前后体积不变的原理,并假设拉伸试棒颈缩后的轮廓为圆弧,推导出了颈缩段最小直径和颈缩段轮廓半径的计算公式。依据计算出的颈缩段最小直径和颈缩段轮廓半径,可以计算出材料的真实应力和真实应变。考虑到试样颈缩部位处于三向应力状态下,对计算得到的真实应力依据Bridgman的应力公式进行了修正。通过采用的真实应力应变的计算方法,对TC4材料单向拉伸的试验数据进行处理,获得了TC4材料的真实应力应变曲线。基于TC4真实应力应变曲线和拉伸试验条件,建立TC4材料单向拉伸试验的有限元模型,利用获得的力和位移曲线与单向拉伸试验获得的曲线进行比较,结果高度吻合,证明了这种计算真实应力应变方法的可行性和工程实用性。     

先驱体转化2D Cf/SiC复合材料的拉伸行为研究

研究了先驱体转化2D Cf/SiC复合材料的拉伸行为.单向拉伸试验表明,材料的抗拉伸强度、拉伸模量和断裂应变分别为181.45MPa、64.95 GPa和0.744%.通过拉伸加载卸载试验分析了材料的拉伸失效过程,并对拉伸试验的应力应变曲线进行了拟合.结果表明,2D Cf/SiC复合材料拉伸破坏可以分为线弹性变形、基体破坏、纤维断裂和材料整体破坏4个阶段,拟合得到的曲线与试验曲线非常吻合.     

HC340LA动态力学性能研究及在碰撞工况中的仿真应用

利用万能试验机、液压伺服高速拉伸试验机和霍普金森杆3种设备,开展了HC340LA低合金高强钢多个应变速率的拉伸试验,得到了不同应变速率下的应力-应变曲线,研究了其动态力学性能。对高速拉伸试验数据进行二次开发,采用SwiftHockett-Sherby本构模型进行拟合外推,建立了HC340LA低合金高强钢的材料模型,并进行了纵梁部件落锤试验过程的数值模拟,数值模拟结果与落锤试验结果基本一致,验证了所建立的材料模型的准确性。同时,对比分析了液压伺服高速拉伸试验机和霍普金森杆设备的高速拉伸试验结果。结果表明:液压伺服高速拉伸试验机测量得到的中低应变速率动态曲线与材料准静态曲线有更好的对应关系;霍普金森杆设备适合更高应变速率的试验,无法精准获取材料的真实变形,只能准确测得材料的抗拉强度。     

核电用316LN奥氏体不锈钢延性断裂阈值研究

在Gleeble-1500D模拟机上对核电用316LN奥氏体不锈钢的热拉伸行为进行了研究,获得了钢在变形温度900~1200℃、应变速率0.01~1 s-1条件下拉伸变形的真应力-真应变曲线。通过Deform-3D有限元软件模拟了热拉伸过程,利用迭代法对试样颈缩后对应的真应力-真应变曲线进行修正。对试样颈缩前塑性变形部分对应的真应力-真应变数据拟合处理,得到了不同变形条件下316LN奥氏体不锈钢的硬化指数。将修正后的真应力-真应变曲线和计算得到的硬化指数导入Deform-3D软件中模拟热拉伸过程,计算得到了316LN奥氏体不锈钢热变形时的断裂阈值。     

预应变和应变速率对HC340LA低合金高强钢力学性能的影响

对HC340LA低合金高强钢板分别施加5%、10%、15%的拉伸预应变,通过准静态和冲击拉伸实验,获得不同应变率下、不同预应变量试样的应力-应变曲线。实验结果表明,HC340LA高强钢对预应变和应变速率敏感,流动应力随着预应变量和应变率的提高而增大。在超过600s-1的高应变速率下,绝热温升效应使材料发生软化,不同预应变量下的材料随应变率的提高延塑性增大。分别基于流动应力模型和Johnson-Cook本构模型拟合实验数据,确立了各种状态下的本构关系。该研究可为考虑成形历史的汽车零部件的碰撞仿真提供可靠的原始数据。     

预应变和应变速率对HC340LA低合金高强钢力学性能的影响

对HC340LA低合金高强钢板分别施加5%、10%、15%的拉伸预应变,通过准静态和冲击拉伸实验,获得不同应变率下、不同预应变量试样的应力-应变曲线。实验结果表明,HC340LA高强钢对预应变和应变速率敏感,流动应力随着预应变量和应变率的提高而增大。在超过600s-1的高应变速率下,绝热温升效应使材料发生软化,不同预应变量下的材料随应变率的提高延塑性增大。分别基于流动应力模型和Johnson-Cook本构模型拟合实验数据,确立了各种状态下的本构关系。该研究可为考虑成形历史的汽车零部件的碰撞仿真提供可靠的原始数据。     

316L不锈钢25～350℃中的拉伸行为及流变应力计算

通过高温试验装置在模拟井下工况温度25～350℃范围内进行了316L不锈钢的拉伸试验。结合拉伸试验数据、拉伸后微观结构以及断口形貌对316L不锈钢的25～350℃范围内的拉伸变形行为进行了探讨。应用温加工变形理论,建立了316L不锈钢在井下温度场环境中的形变本构方程。基于拉伸试验数据,计算了应变速率因子Z,变形激活能Q,建立了316L不锈钢温变形过程的流变应力计算模型,为完井设计中膨胀管膨胀施工提供了参考依据。     

TP110TS 油管钢在酸性气田环境中的应力腐蚀行为研究

目的研究TP110TS油管钢在酸性气田环境中的应力腐蚀开裂行为。方法通过模拟酸性气田环境,采用动电位极化法、电化学阻抗法、电化学充氢、恒载荷浸泡试验和慢应变速率拉伸试验等方法进行研究。结果在酸性气田环境中,100℃时TP110TS钢中的含氢量大幅度降低,氢脆作用减弱,导致其应力腐蚀敏感性低于60℃。TP110TS钢在100℃的酸性气田环境中,当拉应力超过70%σs时才表现出一定的应力腐蚀敏感性,表明该材料在实际使用过程中应力水平应保持在70%σs以下,但当温度降低到60℃,其安全应力门槛值要降为50%σs。结论 TP110TS钢在酸性气田环境中的应力腐蚀机制是阳极溶解与氢脆的混合机制。拉应力的存在会缩短TP110TS钢的耐腐蚀寿命,且拉应力越大,耐腐蚀寿命越短。     

B410LA动静态力学性能实验研究

B410LA是汽车车身中常用的一种高强度钢板,通过准静态和动态拉伸实验,得到了B410LA在不同应变率下的应力-应变曲线.实验结果说明B410LA材料的强度随着应变率的增加而提高.通过对应力一应变曲线拟合得到了B410LA的本构关系,为有限元模拟提供了可靠的材料参数.     

TRIP780高强度钢板动态力学特性的研究

通过准静态和动态拉伸实验,获得了材料的力学性能参数,分析了TRIP780高强度钢板材的力学性能特点。基于Johnson-Cook模型建立了描述TRIP780高强度钢应变率相关性的本构关系模型,并将由该模型模拟得到的动态拉伸结果同实验结果进行对比,对比结果表明,数值模拟的结果与实验结果具有较好的一致性。利用数值模拟技术,分别模拟TRIP780钢和普通IF钢的薄壁梁冲击压溃过程,结果表明,TRIP780具有较好的抗冲击碰撞性能。     

基于矫顽力的铁磁性材料应力检测技术

针对铁磁性材料应力检测问题,分析了铁磁性材料矫顽力和材料所受应力的关系,提出了通过检测铁磁性材料的矫顽力实现检测应力的方法。采用电磁检测原理测量铁磁性材料的矫顽力,选取3个受到不同拉应力的铁磁性圆环,在圆环对称位置分别缠绕激励线圈和检测线圈,采用正弦交流信号作为激励,测量圆环的磁滞回线,计算3个圆环的矫顽力值。结果表明,圆环受力后磁滞回线的形状发生改变,矫顽力随着材料所受应力的增大而增大。     

一种估算结构钢室温蠕变的方法

研究了轧制态、正火态X70管线钢和AISI304不锈钢的室温蠕变行为,发现在数种应力水平下此2种钢主要呈现为速率递减的对数蠕变特征.室温蠕变和拉伸实验的关系表明,室温蠕变实验中的加载过程与拉伸实验相同,且室温蠕变开始时的应变速率与加载过程结束时的相等.在此基础上,结合室温蠕变本构方程和描述拉伸实验中应力-应变关系的Ra...     

基于铝膜中间层的聚碳酸酯激光透射焊接热-固耦合数值模拟

以聚碳酸酯为研究对象,使用铝膜作为中间传导层,选用高斯面热源模型,建立了金属薄膜热应力理论模型和有限元模型,应用COMSOL软件对含有铝膜中间层的聚碳酸酯激光透射焊接过程进行数值模拟. 首先分析焊接过程中焊缝不同位置处的形变和不同方向的体应变张量. 然后根据模拟出的等效应力云图和主应力云图,分析焊接过程中的应力大小及分布. 结果表明,离激光中心越近,体应变张量越大,形变越大;铝膜与聚碳酸酯间隙交界处等效应力最大,并且中心点应力随时间先增大后减小,最后趋于稳定. 运用拉伸机进行拉伸试验,将试验结果与模拟结果进行对比,发现铝膜与聚碳酸酯间隙交界处产生脆性断裂,断裂处与应力集中处相同,结果表明两者之间有良好的一致性.     

Effects of plastic strain of diamond-like carbon coated stainless steel on the corrosion behavior in simulated body fluid environment

We have investigated the effect of plastic deformation of diamond-like carbon (DLC) coated and uncoated stainless steel on the corrosion resistance in a simulated body fluid environment to measure its protective efficiency as a biomedical coating material. We deposited the DLC film on 304 stainless steel specimens by radio frequency plasma assisted chemical vapor deposition(R.F.-PACVD) method, followed by a tensile test to apply plastic strain on the coated specimen. Corrosion behavior in the simulated body fluid environment was studied by a potentiodynamic polarization test. As the tensile deformation progressed, the cracks of the film were observed to be perpendicular to the tensile axis. Further deformation increased both cracking and the spallation. Estimated porosity and corrosion current density increased, and thus the protective efficiency decreased at a strain of 2%. In spite of the degradation, the anti-corrosion properties were significantly improved relative to the uncoated stainless steel. However, a significant increase in porosity and corrosion current density was observed at a strain of 4%. This study showed that increasing the thickness of the Si interlayer of film improved the corrosion resistance with reduction of spallations and cracks.     

B1500HS高强钢连续轧制变截面板的高温本构关系

为了研究B1500HS高强钢连续轧制变截面板热冲压时的流变力学行为,采用Gleeble-3500热拉伸机,对厚度在1.2~1.7 mm、初始温度在650~850℃的试样,分别以0.2,0.5,2和5 s~(-1)的应变速率进行单向等温拉伸试验,经过测量和计算得到高温下材料的应力-应变试验曲线。然后研究不同板料厚度、热拉伸初始温度以及应变速率对高温下材料的流变应力的影响规律,基于热成形过程材料的加工硬化-动态软化这一特点,建立了加入厚度修正因子的Norton-Hoff本构关系,并通过拟合试验数据求取了本构关系的相关系数。最后将建立的本构关系模型预测应力值与试验结果进行线性回归分析,评估两者之间的线性相关系数、均方根误差和平均相对误差。结果表明,修正的Norton-Hoff本构关系与试验结果吻合较好。     

Stress corrosion cracking of microalloyed pipeline steel in biofuels E-10 and E-85

This paper evaluates the stress corrosion cracking (SCC) effect in gasohol E-10 and E-85 of X-70 experimental Ni-microalloyed steel, with different aging treatments (4–12?h at 600°C). The tension tests show that for all treatment periods, the samples tensile strength and elongation increase, with the largest increment exhibited by the samples undergoing 4 and 6?h of aging treatment. Microstructural analysis showed that the microstructure remains unchanged, the increase in tensile strength in the steel is directly related to the precipitation kinetics. The slow strain rate test (SSRT) shows that the steel under all conditions presents no susceptibility to SCC, thus reducing the area ranging from 83% to 90%, with predominantly ductile fractures. The results of the polarisation tests showed no signs of pitting corrosion, as well as a low corrosion rate for both media under study.