基于声发射信号的PE塑料失效PCA预测方法

以聚乙烯(PE)塑料为研究对象,采用声发射监测技术对不同拉伸速度下试样失效过程进行监测,采集相应的声发射信号(持续时间、幅值、事件计数、撞击次数等),通过相关性系数分析确定评价因子,利用三角形隶属函数确定各评语集的失效隶属度,建立了PE塑料失效破坏程度主成分分析(PCA)模糊预测评价模型。另取同型号PE试样进行不同速度拉伸损伤破坏试验,并对损伤过程“力–时间”曲线的弹性阶段、屈服阶段(轻微失效)、颈缩阶段(中度失效)、断裂阶段(严重失效)特征点参数进行统计,破坏过程中所选时间点对应的失效程度与PCA预测评价结果一致,验证了模糊预测评价模型的可行性。     

温度对PE燃气管热熔焊接接头性能的影响

主要研究了聚乙烯(PE)燃气管热熔焊接接头在不同温度下的力学性能,通过不同温度下PE材料的拉伸破坏实验,根据不同温度下PE燃气管道焊接接头拉伸应力及拉伸应变,利用数值拟合的方法建立了PE材料接头的最大应力和断裂伸长率与温度的函数关系。其中卷边的存在容易产生应力集中使管道断裂,无卷边试样断裂伸长率总体高于有卷边试样且温度越高越明显,去除卷边对拉伸强度影响较小,可提高试样的断裂伸长率。温度对PE材料的拉伸强度、断裂伸长率影响较大,温度升高,PE材料的拉伸强度降低,断裂伸长率增加。     

双金属衬里复合管内衬弹塑性失稳有限元分析

采用数值模拟的方法建立了含初始缺陷的受限衬管失稳力学模型，重点研究了受限衬管的临界失稳载荷和后屈曲构型之间的相互作用行为，并讨论了临界失稳载荷的缺陷敏感性，最后通过试验验证了仿真结果的计算精度。结果表明，相对于衬管半径1%幅度的内衬不圆度缺陷会使内衬的临界失稳载荷下降约65%;在相同的初始椭圆度缺陷δ₀前提下，随着内衬径厚比的增大，其临界失稳载荷不断减小；复合管内衬临界失稳载荷的有限元计算结果与试验结果的相对误差为1.82%。建立的平面应变有限元力学模型不仅可以准确求解出受限内衬的临界失稳载荷，还能够大量节约试验成本。     

高温作用下液压胀接换热管蠕变性能研究

随着工业产业的飞速发展，工业中的换热器服役环境越来越苛刻，其管接头连接可靠性至关重要。以管壳式换热器的管接头为研究对象，运用ABAQUS有限元软件模拟液压胀接过程，对换热管管接头进行了蠕变分析计算，探讨了不同蠕变工况下换热管与管板接触面上残余接触压力的变化情况。研究结果表明，换热管与管板的过渡区是接头脆弱部分，接头在高温工作下随时间延长发生蠕变，残余接触压力先迅速降低然后趋于平缓，液压胀接接头性能在相对低温时受蠕变影响较大，影响程度与温度成正相关，在相对较高温度时出现蠕变饱和现象，蠕变效应不再明显增大。研究可以为管壳式换热器的设计及制造提供技术支持。     

美国塑料管道失效数据对我国塑料管道安全管理的启发

对美国塑料管材数据协会的塑料管道失效事故数据进行了分析,结合欧洲燃气管道领域的相关失效数据,从第三方、缺陷、生物破坏、老化等方面对失效原因进行了系统分析,在此基础上对我国塑料管道的安全管理提出了建议。     

国产高强管线钢失效判定曲线研究

为了研究国产高强度管线钢的失效行为,分别对X80、X80HD和X90三种国产高强度管线钢取四种典型试样,即紧凑拉伸试样（CT）,中心裂纹板试样(CCP）,双边裂纹板试样(DECP）和单边裂纹板试样(SECP）,通过有限元计算,绘制了不同裂纹尺寸下的平面应力状态和平面应变状态下的失效评定曲线（Failure Assessment Curve,简称FAC）。研究结果表明,大多数情况下,R6第四版通用曲线比较保守,但是对DECP试样显得不保守,为此提出了针对高强管线钢的修正评定曲线。     

含三晶交多晶体沿晶断裂数值建模方法研究

利用内聚力模型模拟多晶体的沿晶断裂,建立符合实际情况的有限元模型是一个难点。使用Matlab,Python语言和Abaqus混合编程,提出了一套简单快速生成晶粒尺寸符合对数正态分布的Voronoi几何模型的算法;通过编写代码插入节点单元,实现了在界面之间批量插入了零厚度内聚力单元,首次解决了三个零厚度内聚力单元界面处(三晶交)出现的空穴问题,弥补了内聚力模型缺陷;通过二次开发实现了有限元分析的全部过程的自动化,包括赋予材料属性,材料取向、载荷施加,模型求解等。最后以多晶铝为例,使用该方法模拟了在没有初始损伤下多晶铝的沿晶断裂过程,结果表明使用该方法准确可靠,能真实地反映随机微观晶粒的裂纹萌生与扩展过程。     

老化环境下压力容器用塑料力学性能变化规律研究

以工程应用较多的线型低密度聚乙烯(LLDPE)和聚丙烯(PP)为研究对象,试件分组、分批在高低温湿热老化、荧光紫外老化、自然环境老化条件下分别进行老化试验,然后老化试件进行了力学性能测试与热分析试验。研究了线型低密度聚乙烯、聚丙烯材料在不同的老化方式下的老化性能。     

基于超声的PE拉伸失效过程探究及前兆预测

为了探究聚乙烯(PE)管道拉伸失效过程中的声速变化规律，在5种不同形变速率的拉伸破坏实验基础上，采用脉冲反射法和4种频率对PE管材拉伸破坏过程中的声速分布规律进行了研究，结合幂函数法和超声声速模型建立了基于声速的PE材料失效预测模型。结果表明，PE管材在拉伸破坏过程中的声速与管材的失效程度和超声频率有很好的线性关系，而与形变速率关系并不显著；在弹性阶段的声速稳定在2 200 m/s以上，屈服阶段的声速范围维持在2 100～2 200 m/s之间，颈缩阶段的声速范围维持在1 900～2 100 m/s之间，断裂阶段材料声速范围维持在1 700～1 900 m/s之间；超声失效预测模型能很好地拟合PE材料的拉伸性能，发现拟合结果与实验结果基本一致，其误差在3.4%左右。最后在上述研究基础上提出了基于声速的PE管材失效前兆预测方法，验证结果表明基于声速的PE管材失效前兆预测方法是可行的。