红外热波技术、有限元与SVM相结合的复合材料分层缺陷检测方法

现有对复合材料分层缺陷的检测方法,因数据样本少导致精度低、耗时长、成本高等问题,限制了其广泛应用。提出了一种基于红外热波技术、有限元与支持向量机相结合的复合材料缺陷检测方法。通过建立有限元热分析模型获取激励面所有节点的温升数据,并与红外热波实验所得数据从单个与整体方面进行分析,结果表明,仿真数据与实验数据之间具有强相关性且仿真数据没有环境误差,推断出仿真数据可作为训练样本;建立SVM模型并用实验数据进行测试,以测试结果判断复合材料是否存在分层缺陷,该方法通过有限元仿真大大增加了样本的数量。实验结果表明,设计的4组实验中分层缺陷识别率分别为80.36%、77.99%、86.96%、81.13%,证实了该检测分层缺陷的方案的可行性。     

平纹编织CFRP制孔分层形成机制的热-力学理论建模及试验分析

碳纤维增强复合材料(Carbon fiber reinforced plastics, CFRP)在航空航天领域获得了广泛应用,但由于各向异性和层间连接较差等特点,钻削过程中极易出现分层缺陷,严重影响构件的使用性能。为分析钻削温度对平纹编织CFRP制孔缺陷的影响机制,基于弹性地基梁理论、黏聚力学模型和热力学理论,建立了新钻型钻削平纹编织CFRP制孔分层形成的理论模型。结果表明：当新钻型多刃尖(Ⅲ)钻削孔边缘的最表层材料时,钻削温度达到最大值,对最终分层的形成最为关键;钻削温度和制孔分层随着主轴转速的增大而逐渐降低,随着进给速度的增大而逐渐升高。当纤维角度(θ)在0°/90°/180°/270°附近时,层间分层的临界轴向力达到最大值,分层相对较大,当纤维角度(θ)在45°/135°/225°/315°附近时,临界轴向力最小,分层并非极大。因此,临界力的大小只能反映产生分层缺陷的难易程度,不能决定分层的最终形状和大小。考虑温度影响时的制孔分层形态预测与试验观测基本吻合,而不考虑温度影响下所获得的预测值总体上偏小。此外,平纹编织CFRP分层形状基本呈近似圆形。     

自由边界对表面裂纹及浅埋裂纹的干涉效应

利用线弹性断裂力学对表面裂纹和浅埋裂纹的边界干涉效应进行考察,结果表明,在缺陷失效评定规范中,采用a/t≤0.7和p/a≤0.8来分别作为表面裂纹和浅埋裂纹的再表征指标是合适的,具有一定安全裕量。     

基于扩展磁荷模型的埋地管道弱磁检测方法研究

为了提高弱磁检测方法对埋地管道早期损伤诊断的有效性,进一步明确检测信号与应力和缺陷之间的定量关系,构建了考虑力磁耦合效应和位错钉扎效应的扩展磁荷模型,研究了多种管道异常状况引起的弱磁检测信号变化规律,利用工程检测实验验证了该模型的有效性。研究结果表明,在体积型凹坑缺陷、面积型裂纹缺陷和焊缝缺陷处,梯度模量G_M均出现显著的对称尖峰畸变,且其峰值随缺陷尺寸的增加而增大,其中当量深度的影响更为显著;焊缝错边缺陷对G_M峰型和峰值的影响显著,而咬边缺陷的影响不明显;工程实测数据与理论计算数据的最大位置误差≤1 m,最大峰值误差≤15%,均在工程检测的可接受范围内。     

油田集输系统中不同CO_2分压下16Mn钢的腐蚀行为

采用浸泡试验、电化学试验等方法研究了16Mn钢在模拟油田集输系统中不同CO_2分压(0,0.15,0.3 MPa)下的腐蚀行为。结果表明:16Mn钢的腐蚀速率随CO_2分压的增加呈先增大后减小的变化趋势;当CO_2分压为0时,16Mn钢表面未形成腐蚀产物膜,为均匀腐蚀;当CO_2分压为0.15 MPa时,腐蚀产物膜较完整致密,为均匀腐蚀;当CO_2分压为0.30 MPa时,腐蚀产物膜变薄并有明显缺陷,为典型的台地腐蚀;16Mn钢表面的腐蚀产物主要是FeCO_3;16Mn钢的腐蚀反应主要以阳极活化溶解为主,电化学阻抗谱的中频感抗弧与腐蚀产物的溶解吸收有关,低频容抗弧与腐蚀产物膜覆盖区的活化溶解有关。     

X70管道焊接修复过程中的承压能力评价方法

通过X70钢高温拉伸试验与SYSWELD数值模拟相结合的方法,对X70钢高压天然气管线焊接修复过程中的承压能力进行了研究。拉伸试验结果表明,700℃时,屈服强度为250 MPa,800℃时降为102 MPa,从800℃增至1300℃进行试验,强度非线性降至19 MPa。结合使用等效缺陷法、有限元计算及X70钢的高温拉伸数据,DNV-RP-F101适用于X70钢的焊接修复剩余承压能力研究;当等效缺陷面积仅仅增加到原来的1.1倍时,焊接修复管道的承压能力却降至原承压能力的15%,尺寸效应明显。     

高压气瓶4130X钢低周疲劳特性及疲劳设计曲线探讨

针对大容积钢制无缝气瓶材料4130X钢,开展了应变控制下4130X钢的循环特性、应变幅-寿命关系、概率-应变幅-寿命关系和疲劳设计曲线研究,参考ASMEⅧ-2—2021和JB 4732—1995《钢制压力容器——分析设计标准》给出了4130X钢的疲劳设计曲线。获得的4130X钢疲劳设计曲线,与规范中793 MPa≤σ_uts≤892 MPa的疲劳设计曲线有一定的差异,略高于ASMEⅧ-Ⅱ(σ_uts≤552 MPa)和JB 4732—1995(σ_uts≤540 MPa)的疲劳设计曲线。4130X钢材料疲劳寿命设计可采用本文提出的疲劳设计曲线或保守地采用ASMEⅧ-Ⅱ(σ_uts≤552 MPa)和JB 4732—1995(σ_uts≤540 MPa)中对应材料的疲劳设计曲线。     

分层缺陷对复合材料结构疲劳寿命影响研究

介绍一种新研制的含缺陷复合材料压缩试验装置 ,并采用压缩疲劳试验方法研究中央分层和边缘分层缺陷对飞机复合材料结构疲劳寿命的影响。研究结果表明 ,试件疲劳破坏的起始位置与预制缺陷位置一致。含分层缺陷复合材料结构的疲劳寿命不仅与缺陷尺寸 ,而且与缺陷位置有关。该研究结果为制定生产和使用过程中缺陷或损伤的控制标准提供重要依据     

开孔率大于0.5的容器接管区有限元分析设计

GB 150—89规定了圆筒容器上最大开孔的限制,即:(1)当其内径D_i≤1 500mm时,开孔最大直径d≤1/2D_i,且d≤500mm;(2)当其内径D_i≥1 500mm时,开孔最大直径d≤1/2D_i,且d≤1 000 mm;这一规定是在总结了各国设计规范的基础上,根据我国长期的实践经验而制定的,其优点是安全可靠,简单易行。然而,随着工业的发展,在一些领域中,由于工艺的要求,需要在圆筒上开有超过     

改性PDCPD材料在商用车重卡导流罩上的开发应用分析

利用材料设计和产品结构仿真分析法,验证了商用车重卡导流罩采用聚双环戊二烯（PDCPD）材料的性能效果。结果表明,在PDCPD材料密度为1.054 g/cm3的情况下,产品可实现减重30%以上。从材料性能分析看,抗拉强度达到32 MPa,弯曲强度达到82.9 MPa,弯曲模量达到2 150 MPa,缺口冲击强度为32 kJ/m2。从产品性能来说,前4阶模态频率均≥25 Hz以上,导流罩产品静态强度≤40 MPa,动态强度≤25 MPa,薄弱部位的刚度≤16 mm,此产品材料与结构均满足设计要求。     

切削用量对CFRP镗削出口分层及轴向力的影响

针对镗削CFRP层合板孔出口常出现分层缺陷的问题,建立CFRP层合板镗削有限元模型,设计响应曲面实验,分析背吃刀量、切削速度和进给量对CFRP层合板镗削过程中分层损伤及轴向力的影响,并建立CFRP镗削轴向力的响应曲面预测模型。结果表明,镗削轴向力随背吃刀量、切削速度和进给量的增大而增大,且背吃刀量的影响更显著;背吃刀量、进给量与出口分层损伤呈正相关;切削速度增大至27m/min后,出口分层因子基本不变。     

气体喷射压缩器变工况激波特性分析与试验

为了解不同操作压力下的激波特性,采用试验与数值分析相结合的方法,测得不同出口压力下(0.105,0.110,0.115,0.120,0.125,0.130,0.135 MPa)的喷射系数;采用FLUENT赫数分布;对试验值与仿真值进行对比分析,平均误差率为12.5%,验证了模型的准确性。结果表明:受操作工况的影响,压缩器喷嘴出口处和扩散器内出现了激波,且在工作压力和引射压力一定的情况下,喷嘴出口处的激波是不随出口压力的变化而改变的;压缩器出口压力为0.105～0.12 MPa激波,双激波使得流体由超音速减至亚音速时消耗了大量的能量,而单激波时消耗能量则较少;压力为0.135 MPa时,喷射器出现回流,不能正常工作;在出口压力为0.125 MPa,吸入口压力为0.074 MPa,当工作压力为0.4 MPa时,压缩器内部出现微弱激波,且工作压力越大,激波现象越严重。     

连接温度对CaO-Al2O3-MgO-SiO2-TiO2玻璃钎料连接SiC陶瓷接头微观结构和性能的影响

采用新型玻璃钎料CaO-Al₂O₃-MgO-SiO₂-TiO₂(CAMST)连接无压烧结SiC陶瓷,研究了连接温度(1 300～1 450℃)对SiC陶瓷接头微观结构和力学性能的影响。结果表明：CAMST玻璃钎料在1 350～1 450℃下可实现SiC陶瓷的有效连接。当连接温度为1 350℃时,焊缝厚度约为36μm,母材与焊缝界面存在较多孔洞,接头剪切强度为(21.4±2.7) MPa;当连接温度为1 400℃时,焊缝厚度为3μm,母材与焊缝结合良好,接头剪切强度为(47.6±6.2) MPa;当连接温度升高至1 450℃时,焊缝厚度约为50μm,母材与焊缝结合良好,但焊缝中存在裂纹缺陷,接头剪切强度为(20.9±3.9) MPa。连接温度对焊缝硬度无明显影响。     

高强度型T800S/250F CFRP的制孔缺陷研究

为了研究T800S/250F CFRP的制孔缺陷,采用CVD涂层麻花钻和CVD涂层匕首钻进行了钻削实验.结果表明:进给率(f)的增大将加剧制孔表面的毛刺缺陷和分层损伤;高速、低进给钻削能够有效地提高制孔出口表面质量,减小毛刺缺陷和分层损伤;与CVD涂层麻花钻相比,CVD涂层匕首钻能够获得更小的制孔表面缺陷(毛刺和分层损伤),具有更优异的制孔性能,更适合高强度型T800S/250F的钻削加工.     

G13Cr4Mo4Ni4V轴承钢的拉压疲劳性能与失效过程研究

对G13Cr4Mo4Ni4V轴承钢微观组织和轴向拉压疲劳试验结果进行分析,揭示了疲劳裂纹的萌生与扩展机理,并对比分析了渗碳处理对该钢拉压疲劳性能的影响。结果表明：G13Cr4Mo4Ni4V轴承钢轴向拉压疲劳强度为610 MPa,起裂源于表面滑移带、内部团簇碳化物和夹杂物;渗碳处理影响轴承钢的疲劳寿命,当引起裂纹萌生的缺陷位于渗碳层时,缺陷位置所承受的应力大于平均拉应力,渗碳处理会降低试样的疲劳寿命;当引起裂纹萌生的缺陷位于试样内部时,缺陷位置所承受的应力小于平均拉应力,渗碳处理会显著提高试样的疲劳寿命。     

碳纤维复合材料钻削孔分层缺陷的研究

采用氯化金渗透液对多向碳纤维复合材料钻削孔的分层缺陷进行了检测研究。总结出了钻孔分层缺陷的立体模型，指出孔的分层缺陷由入口侧分层和出口侧分层两部分组成，入口侧分层尺寸远远小于出口侧分层尺寸，入口侧分层为圆形，出口侧表面几层分层为椭圆形，深层分层仍为圆形。在此基础上，进一步对多向碳纤维复合材料板材钻削孔孔出口分层缺陷的大小与钻削参数间的关系进行了试验探索，得到一些有价值的试验数据和结论。     

弧矢聚焦双晶单色器聚焦误差分析

简单介绍了弧矢聚焦单色仪的分光原理及结构原理,分析了同步辐射弧矢聚焦双晶单色器实际转轴偏离理想转轴ΔS及晶面偏离与导轨的理想夹角Δα对出射光高度的影响,并对弧矢聚焦晶体压弯半径的压弯精度Δh对实验站聚焦光斑展宽的作用进行了理论推导.当ΔS≤31μm、Δα≤1′,就可以确保出射光线高度误差Δh≤25μm;当对称压弯第二晶体所需微位移器的行程≥1mm、精度≤1.25μm时,可满足聚焦光斑的展宽≤0.5mm要求,且当压弯半径R的弯曲精度在ΔR≤0.75%R的范围内不需对晶体压弯.     

TLVW1114Ti钢疲劳特性研究

对TLVW1114Ti材料进行了疲劳试验,得到了应力 寿命曲线,当σ>σ0.1=402MPa时,N=4.102×1044σ-14.501;得到了应变疲劳特性Δσ/2=1006(2Nf)-0.0998,Δεp/2=1.1758(2Nf)-0.7487,Δσ/2=977.7(Δεp/2)0.1321;当da/dN≥5×10-5mm/周,其裂纹扩展速率为da/dN=2.2364×10-9(ΔK)3.1541,当da/dN<5×10-5mm/周,da/dN=1.54147×10-14(ΔK)8.644。     

20CrNi2MoA渗碳淬火齿轮齿根磨削对轮齿弯曲疲劳强度影响的试验研究

论述20CrNi2MoA渗碳淬火齿轮齿根磨削与否对轮齿弯曲疲劳强度影响的对比试验研究，并基于此项试验研究提出了具有应用价值的观点。试验研究结果表明，就20CrNi2MoA渗碳淬火齿轮而言，当齿根应力＞700MPa时，以磨削齿根为好；当齿根应力≤700MPa时，以不磨削齿根为好。齿根应力越低，不磨削齿根的优点越显著。     

人工缺陷对S38C车轴钢疲劳极限的影响

采用布氏硬度计和电火花烧蚀方法在S38C车轴钢疲劳试样上引入压痕和电火花凹坑两类人工缺陷,研究含不同尺寸人工缺陷试样的疲劳极限,并与Murakami模型的计算结果进行对比。结果表明:疲劳裂纹从人工缺陷底部萌生;在研究范围内,含人工压痕和电火花凹坑试样的疲劳极限均随着缺陷投影面积的增加而呈线性降低趋势;在缺陷于横截面上投影面积相同条件下,试验得到含电火花凹坑试样的疲劳极限比含人工压痕试样的低30 MPa左右,含人工压痕试样的疲劳极限试验值比计算值高约50MPa,而含电火花凹坑试样的疲劳极限仅比计算值高约20MPa,含该类缺陷试样的疲劳极限可由Murakami方程进行近似预测。