内压与拉伸多轴应力下P92钢蠕变行为研究

燃煤电站高温部件大多服役在多轴应力状态下,导致其实际运行风险评估难度加大。本文通多搭建内压和轴向拉伸多轴蠕变试验台,进行等效应力110MPa、多轴度为0.54的多轴蠕变试验,实验结果表明,多轴应力状态会显著降低材料的蠕变寿命。通过建立耦合多轴度的蠕变本构方程,嵌入ANSYS接口程序,对试样蠕变过程进行模拟,模拟结果表明,耦合多轴度的蠕变方程可以很好地描述蠕变发展过程。     

钛合金材料IMI834高温蠕变和蠕变断裂的连续损伤力学分析

对工作在650℃下的航空发动机用高温钛合金材料IMI834的高温蠕变和蠕变断裂行为进行连续损伤力学分析研究,预测结构件的蠕变断裂寿命,得到的结果和试验数据相吻合。用有限元软件ANSYS分析半圆形缺口圆棒试样的应力应变状态,得到应力三轴因子,进而考虑多轴应力状态对材料蠕变断裂寿命的影响,表明多轴应力显著地降低结构的蠕变断裂寿命。分析结果显示,文中所用的蠕变损伤模型能够合理地描述材料蠕变损伤的累积发展过程,并正确地预测结构件的蠕变断裂寿命。     

材料多轴疲劳破坏准则回顾

对多轴疲劳载荷作用下材料的疲劳破坏准则作了系统的回顾，按照用于描述材料疲劳破坏的参量，将多轴疲劳破坏准则划分为三类，应力准则、应变准则、能量准则。分别对这三种准则按多轴比例加载及多轴非比例加载两种情况进行阐述，并进行简单的评述。     

高温构件蠕变损伤与裂纹扩展预测研究新进展

精准的寿命预测是高温构件设计制造与运行维护的关键,但多轴应力和裂纹等缺陷的存在使得寿命预测的难度大大增加。综述了笔者近年来在高温蠕变损伤模型和蠕变裂纹扩展仿真方面的研究工作,主要包括:讨论了应力水平和应力状态对蠕变断裂应变的影响规律;基于幂律蠕变控制孔洞长大理论,提出了新的多轴蠕变延性模型;采用基于应变的损伤力学模型,预测了多种含缺陷结构中蠕变裂纹的扩展行为,并分析了蠕变条件下多个表面裂纹干涉、扩展及合并的全过程;发展了基于晶界孔洞化损伤机制的裂纹扩展分析方法,实现了蠕变疲劳裂纹扩展仿真和蠕变疲劳氧化裂纹扩展仿真。这些工作为建立考虑多轴应力影响的含缺陷高温构件寿命预测方法提供了有力支持。     

应力多轴效应对316不锈钢蠕变设计准则的影响

ASME NH高温结构设计标准中对结构的非弹性应变提出了限值,但该应变限值存在诸多争议,如未考虑应力多轴效应的影响,且对所有材料设定统一的设计容限值等。对550℃下承受内压的316不锈钢弯头进行了蠕变模拟,主要研究应力多轴效应对蠕变设计中应变容限的影响。使用含有损伤参量的本构方程,并根据延性耗竭模型定义了新的损伤参量。当弯头的薄膜应变和弯曲应变达到ASME NH中相应限值时,考察各损伤参量是否达到相应的临界值,以确定该应变限值是否保守。结果显示,当弯头的薄膜应变达到1%的限值时,弯头中的各损伤参量远小于相应的临界值。这说明对于316不锈钢,ASME NH中的非弹性应变的限值在多轴效应存在的情况下仍然是保守的,可以用于该温度下含多轴应力状态结构的设计和校核。     

2A12航空铝合金多轴疲劳试验及应力准则寿命预测模型研究

针对多轴疲劳失效问题,选取2A12航空铝合金进行应力幅比变量、相位差变量和平均应力变量的多轴疲劳试验。对常用的3种多轴疲劳应力准则寿命预测模型（即Lee准则、Carpinteri准则和Sines准则）进行讨论,并通过引入应力幅比参量和相位差参量,提出基于Carpinteri准则的修正模型。将不同条件下2A12航空铝合金的试验寿命与不同应力准则下模型的预测寿命进行比较,结果表明：Lee准则对上述多轴疲劳试验的预测结果过于危险;Carpinteri准则和Sines准则由于未考虑拉-扭应力幅比和相位差因素,预测寿命与实际寿命相比均出现了较大偏差;修正后的应力准则寿命预测模型在不同条件下90%的寿命预测数据在两倍误差带内。     

基于Time-Hardening蠕变模型和“骨点”应力方法预测P92钢缺口圆棒多轴蠕变寿命

提出一种用于预测金属缺口圆棒多轴蠕变寿命的方法。基于Time-Hardening蠕变模型,对缺口部位在蠕变过程中的应力分布进行了模拟。将蠕变过程中,缺口最小截面上应力不随时间变化的位置确定为"骨点"。然后借助光滑圆棒试样单轴蠕变试验的寿命-应力关系,使用"骨点"位置的等效应力预测缺口圆棒的多轴蠕变寿命。分别运用该方法和欧盟的多轴蠕变规范方法预测P92钢不同缺口半径的缺口圆棒试样多轴蠕变寿命。结果表明,该方法寿命预测精度与欧盟规范中的方法相当。本方法更加简便,方便工程应用。     

高温结构蠕变疲劳寿命设计方法:从材料到结构

诸多领域中的结构部件长期在高温变载的严苛环境下运行,其服役过程伴随着严重的蠕变疲劳交互作用.面向高温结构长寿命、高可靠服役的迫切需求,蠕变疲劳寿命设计方法日益受到了业界学者们的高度关注.介绍蠕变疲劳交互作用机理,总结复杂蠕变疲劳加载波形下的微观损伤机制.在材料层面,回顾了基于不同理论体系的蠕变疲劳寿命预测方法.在结构层面,重点阐述了多轴应力对蠕变和疲劳损伤的影响并介绍了基于蠕变疲劳损伤交互图的寿命设计方法.此外,介绍从蠕变疲劳裂纹萌生到扩展的蠕变疲劳可靠性分析方法.最后,对本领域今后的发展方向进行了展望.     

考虑应力梯度效应的多轴疲劳寿命预估方法研究

针对局部应力应变法在多轴缺口件疲劳寿命研究中未考虑应力梯度的问题,提出了考虑等效应变、非比例附加强化和应力梯度效应的多轴疲劳损伤参量.考虑剪应力和正应力梯度效应对材料疲劳损伤的影响,引入综合反映剪应力和正应力共同作用的等效应力梯度因子;基于Von Mises等效应变准则,结合Man-son-Coffin方程,建立了一种考虑缺口件临界面上应力梯度效应的寿命预估模型方法,并且使用航空材料GH4169试件进行试验验证.结果表明,考虑应力梯度效应的多轴疲劳寿命预估方法的预测结果优于局部应力应变法.     

复杂加载条件下压力容器典型用钢疲劳蠕变寿命预测方法

针对多轴应力状态,探讨压力容器典型用钢16MnR缺口试样的高温疲劳与循环蠕变交互作用行为,在延性耗竭理论和损伤力学基础上,建立一种半寿命平均位移速率寿命预测模型,采用该方法对不同缺口半径试样的高温疲劳寿命进行了较好的预测.针对多级加载条件,研究316L钢的循环变形行为,探讨疲劳蠕变与动态应变时效之间的耦合作用,在延性耗竭理论基础上,建立非线性损伤演化模型,考虑多级加载时的载荷历程效应,提出一种新的损伤累积准则,采用该方法对二级加载条件下的疲劳蠕变寿命进行了较好的预测.     

周向接触弧长对闸片温度场分布影响的研究

提出了热流分配系数受摩擦副周向接触弧长影响的观点;使用分段二次插值法确定了摩擦副周向接触弧长和热流分配系数随径向位置的变化关系;基于能量守恒法,计算和比较了2种不同热载荷下闸片的温度及其分布规律。结果表明:周向接触弧长随径向位置呈先增大后减小的变化规律,而热流分配系数的变化趋势正好与其相反;由2种不同热载荷计算得到的温度峰值发生时刻虽接近,但差值较大;温度在径向和轴向方向上的分布规律也不相同。因此,在摩擦副的热分析过程中必须考虑闸片结构带来的影响。     

基于ANSYS的O形圈活动量对密封性能影响探究

以某飞机某部位作动筒渗漏和密封圈扭转断裂的故障为切入点,利用有限元分析软件ANSYS建立O形橡胶密封圈(简称O形圈)的二维轴对称模型,对装配阶段和静压阶段下不同配合间隙、沟槽深度、沟槽宽度、圆柱度和偏载对密封性能的影响进行分析。结果表明：在一定范围内,配合间隙、沟槽深度、沟槽宽度对密封性能影响较大,而圆柱度和偏载对密封性能影响较小;在允许的范围内,较小的配合间隙、合适的沟槽深度和宽度能够得到优异的密封性能。该作动筒的O形圈发生渗漏和扭转断裂的原因为密封槽宽度偏大,综合考虑,对密封槽宽度进行改进能够有效提升O形圈的密封性能。     

基于温度对预浸料铺放质量的影响研究

针对自动铺带工艺的过程,分析了温度对于铺带过程中的预浸料铺放质量的影响。在一定的铺放速度和铺放压力下,通过实验分析温度对于铺带过程中的预浸料基体的流动性、铺带的带宽变形以及预浸料的黏附性变化影响。总结并分析了铺放温度对于预浸料铺带铺放效果的影响,为实际成型产品工艺提供帮助。     

防腐剂在摩擦副表面的吸附性能探索

利用模拟轴承对润滑油中的防腐蚀添加剂进行吸附实验,通过对吸附前后润滑油的紫外吸光度的测量,表征实验前后润滑油中防腐剂的质量分数变化,进而证明摩擦副对防腐蚀添加剂的吸附作用;在含有定量防腐剂的润滑油中添加不同质量分数的抗磨剂,进行模拟轴承的吸附实验,通过紫外吸光度的测量发现抗磨剂对防腐剂在摩擦副表面的吸附性能有较大影响,说明防腐剂与抗磨剂在摩擦副界面存在竞争吸附效应。     

张力减径机轧辊孔型设计方法的研究

针对钢管张力减径机的轧辊孔型设计方法进行研究,建立了传统孔型、椭圆孔型以及圆孔型三种轧辊孔型设计的数学模型,采用面向对象的程序设计方法,用V isual Basic6.0作为集成开发环境,采用模块结构进行程序设计,传统孔型设计方法以减径率为依据来分配变形量,在孔型设计过程中不考虑壁厚的影响,椭圆孔型设计和圆孔型设计方法以延伸率为依据分配变形量,综合考虑壁厚和外径的影响,并进一步考虑到椭圆度曲线的调整和孔型尺寸的优化,从而设计出更加合理的轧辊孔型,为钢管生产厂家提供孔型自动设计系统。     

在机检测技术在航空发动机制造中的应用

美国康涅狄格州米德尔顿的普惠公司是大型商用喷气飞机制造商,它是在机检测技术(OMI)在喷气发动机零件加工领域的早期采用者.早在1990年,普惠就成立了由各部门人员组成的小组来发展和贯彻质量控制与自动工件检测战略.我们从风扇外罩壳(图1)这一大型、高价值的复杂薄壁零件的加工工艺入手,在Renishaw的帮助下完善了我们的方案.我们见证了在机检测技术是如何在柔性制造高价值零件中发挥效益的,详细过程如下.     

基于多标准的空调系统季节能效比计算分析

阐述了季节能效比SEER的计算内涵,分析了SEER与EER的内涵关系,并对ARI210/240,JRA4048-2001,GB7725三大SEER计算标准进行了比较和总结.最后对几款机型在中国的几个城市的测算结果进行了分析,并提出了城市代表温度和功耗分布率的新概念.     

基于SolidWorks建立轴承标准件库方法的探究

针对机械设计中大量使用标准件的问题,从建立轴承库入手,利用SolidWorks软件环境进行轴承的建模,对常用的几种建模方法进行了分析和探讨,提出了装配特征建模法。在此基础上建立了轴承标准件库,并阐述了库的实际应用。     

温度对尺寸测量的影响研究

分析尺寸检测中温度对测量结果的影响及控制措施,介绍传统的测量结果修正方法。如何确定恒温时间(以pro/e的动态温度显示及温差、时间变化趋势),以消除温度变化对测量结果的影响。     

基于ANSYS的数控车床床身的动态特性分析

车床床身是生台机床的基础和支架,它的振动影响着零件的加工精度,由于PRO/E强大的建模功能及ANSYS的分析功能,本文在PRO/E中建立模型,在ANSYS中进行模态分析,提取了床身的前五阶模态,并分析床身的因有频率,振型及其动态特性.为设计者在床身的设计中提供理论依据,避免产生大的振型或者发生共振,从而保证整台机床的设计和加工精度.