基于小冲杆试验技术的在役火电机组高压导汽管蠕变特性研究

采用小冲杆蠕变试验技术对某火电机组高压导汽管道开展566℃温度下的蠕变试验,得到了不同应力水平下挠度随时间的变化曲线。为了获得该材料的稳态蠕变特性,采用了Chakrabarty薄膜延伸模型和逆向有限元法对小冲杆蠕变试验结果进行了分析研究,获得了Norton方程中的材料参数A和n。同时对单轴蠕变试验与小冲杆分析试验获得的材料参数进行对比分析,结果表明小冲杆蠕变试验分析结果与单轴蠕变试验结果基本符合,但不同的分析方法获得的结果精度有所不同。     

小冲杆试验方法评价1.25Cr0.5Mo珠光体钢的蠕变性能

对1．25Cr0．5Mo珠光体钢的小冲杆蠕变试验结果和传统蠕变试验结果进行比较。试验结果表明小冲杆蠕变试验所获得的中心挠度变形曲线与传统蠕变试验的应变变形曲线是相似的。同时也发现在相同的断裂时间下,小冲杆蠕变试验中所施加的载荷值与传统蠕变试验的应力值的比值在一定载荷范围内为一恒量。在本次研究中,一些在传统蠕变试验中常用的经验公式如Larson—Miller法则、Dorn方程、Monkman-Grant关系式等被用束分析小冲杆蠕变试验。所得结论与传统蠕变试验的结论是相近的。综上所述,小冲杆试验方法可以用于高温下服役材料蠕变性能的评价。     

平头压痕蠕变试验确定铝合金2A12蠕变剩余寿命研究

基于损伤和平头压痕蠕变理论,提出采用平头压痕蠕变试验确定铝合金2A12蠕变受损试样剩余寿命的方法.具体为,(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,由压痕蠕变试验确定不同损伤所对应的稳态压痕蠕变深度率;(3)根据蠕变损伤破坏行为的Kachanov损伤理论,通过计算确定受损试样的损伤量;(4)由最终获得的稳态压痕蠕变深度率与损伤的关系曲线,采用"剩余寿命法"推断出蠕变受损铝合金试样的剩余寿命.这种方法可推广至高温构件剩余寿命的在线检测.     

基于三点弯小试样测量蠕变参数的理论分析

通过三点弯小试样试验,推导出Norton方程蠕变参数的理论公式,实现了与传统单轴拉伸蠕变试验结果之间的转换。在此基础上建立了1Cr0.5Mo耐热钢小试样的三点弯有限元模型,分析了在550℃、恒载荷条件下的试样中心挠度、应力随时间的变化规律,得到蠕变参数,验证了三点弯试验获得材料蠕变性能的可行性,并模拟分析了影响结果的各种因素,发现结果对小试样的尺寸偏差相当敏感,制备试样的过程中要特别注意尺寸精度。     

小冲孔试样高温蠕变损伤的有限元分析

基于小冲孔蠕变试验,建立1Cr0．5Mo耐热钢小冲孔蠕变试样的有限元模型。应用改进的K-R蠕变损伤本构方程,分析在550℃、恒载荷条件下的试样中心挠度、应变等随时间的变化规律以及试样蠕变损伤的发展与断裂过程。计算结果表明,整个试样的损伤在中心位置比较严重,且呈现明显的局部化特征;试样的失效首先发生在下表面上,离试样下表面中心约0．8mm,这与试验观察到的试样颈缩部位完全一致。     

2Cr11NiMoVNbNB钢蠕变规律的研究

在温度600℃下进行2Cr11NiMoVNbNB钢的蠕变试验，采用损伤力学的方法对该材料的蠕变试验数据进行分析研究。结果表明，按照Kaehanov公式推导的由时间分数得到的蠕变损伤和按照Norton公式推导的由蠕变速度得到的蠕变损伤基本一致，而Kachanov蠕变损伤公式稍安全一些。同时，采用θ函数法对蠕变曲线进行研究，得到各θ参数与应力的关系，并且比较Norton稳态蠕变速度和采用θ函数法得到的最小蠕变速度，结果表明，两者基本一致。     

基于时间硬化理论的蠕变损伤计算模型

在540℃和565℃温度下进行30CrlMolV钢的蠕变试验,根据试验结果提出基于蠕变损伤理论和蠕变时间硬化理论的Rabotnov损伤修正模型再修正计算公式,该模型较好地解释了应力大小与损伤演变的关系。采用该公式对蠕变实验数据进行计算分析,分析结果显示,按照新的计算模型,与应力相关的参数对应力具有较好的线性相关性,从而克服了Rabotnov损伤修正模型再修正计算公式中参数不易求解的缺点,并且拟合得到的计算模型能够较好的与试验数据吻合。给出关于该材料的蠕变损伤计算模型的各参数表达式。     

材料的蠕变断裂韧性及影响因素分析

采用直流电位法进行2．25Cr1Mo钢的蠕变断裂韧性试验研究；建立了由试验数据确定材料蠕变断裂韧性的计算式；探讨了试验温度和时间对材料蠕变断裂韧性的影响规律。结果表明，2．25Cr1Mo钢的蠕变断裂韧性随着时间增长而减小，随温度升高而增大。基于蠕变裂纹扩展参量的蠕变断裂韧性估算式可以得到与试验结果相一致的预测值，并具有合理的保守性。     

小冲杆蠕变测试技术的研究综述

小冲杆测试技术是一种评价材料性能的微型试样测试技术,可以确定材料弹性模量、屈服强度、塑性性能、抗拉强度、韧-脆转变温度、断裂韧性、蠕变性能等力学性能。该技术在新合金材料验证、焊缝热影响区性能描述、服役设备的剩余寿命预测等方面,得到各国学者的广泛关注和研究。其中,在材料蠕变性能的分析和预测方面,由于小冲杆蠕变测试技术具有表征全阶段单轴蠕变曲线的潜力,为高温服役设备蠕变性能评估及蠕变寿命预测提供了新的方法。小冲杆蠕变测试技术的理论和应用等方面已经取得了重要进展,但与传统蠕变测试方法相比,理论体系还不完善,在一些领域的应用尚处在探索和发展阶段,缺乏相关试验标准的指导,因此,有必要对现有研究成果进行系统分析和深入总结。基于现有国内外学者的相关研究成果,对小冲杆蠕变测试技术的试验系统、试样制备、试验操作、试验理论体系、有限元建模方法、试验结果处理、蠕变寿命分析方法等进行了综述;分析了目前该方法发展中的技术难题,对其未来发展趋势进行展望,以促进小冲杆测试技术的进一步发展。     

不同小试样测量蠕变性能的比较研究

小试样蠕变试验技术,在服役构件力学性能测试中得到了广泛的发展与应用。目前已有小尺寸单轴试验、小冲杆试验、剪切冲压试验、压痕试验、三点弯试验、悬臂梁试验、固支直杆弯曲试验、圆环试验和双杆试样等方法。基于上述小试样方法,重点从试样尺寸、应力状态、关联式类型、蠕变性能、变形测量和影响因素等方面,全面地综述不同小试样测量材料蠕变性能的方法和结果的异同。通过对比发现,不同类型试样所得蠕变曲线差异较大。小冲杆试样的数据转换过程较为复杂,试验过程中影响因素较多。悬臂梁试样和圆环试样的等效标距较大,变形测量误差小。三点弯、悬臂梁和圆环试样,蠕变试验过程中存在大变形效应,可采用临界载荷法预先控制试验载荷范围。固支直杆弯曲试样方法对摩擦的敏感性较低,可获得较为准确的断裂数据。所得结论为选择合适的小试样方法测试材料的蠕变性能提供理论指导和依据。     

Finite element study for determination of material’s creep parameters from small punch test

Compared with the conventional tensile creep test, it is much more difficult to obtain the creep properties of a material by the small punch creep test due to the complex deformation response and stress distribution in the miniature specimen of the material. Although creep behavior has been investigated by the small punch test, most studies have been limited to a specimen geometry and therefore, cannot be extended to other conditions conveniently. In this study, a new developed analysis routine is presented to derive the creep parameters of a material using data obtained from the small punch creep test. With the aid of the finite element method, the displacement and the displacement rate of the small punch are obtained for different load levels. The relationship between the stress and creep strain of the specimen and the applied load and the punch displacement is obtained by a dimensional analysis and the membrane stretching model. The creep properties obtained from small punch tests and the conventional creep tests are also compared. The values of the creep properties between the two types of tests agree well with each other within an acceptable accuracy range. This indicates that it is possible to obtain the creep parameters of a material from the small punch creep test instead of the conventional creep test by the analysis routines proposed in this study. Some suggestions for data reduction of the small punch creep tests are also presented to obtain more accurate material creep parameters.     

316L不锈钢扩散焊接头高温蠕变性能

以非标准持久试样进行了316L不锈钢扩散焊接头蠕变与持久试验。采用θ函数法描述和预测了316L不锈钢扩散焊接头蠕变曲线,并由θ函数法计算了最小蠕变应变速率和接头在6MPa,550℃条件下蠕变应变达到0.2%时的使用寿命,并将蠕变应变0.2%作为以316L不锈钢为母材的扩散焊构件高温结构设计标准。由持久试验结果可知,θ函数法与Larson-Miller法外推的316L不锈钢直接扩散焊接头蠕变断裂时间较为一致。     

热采井口装置材料30CrMo的拉伸及蠕变性能研究

针对油田热采井口装置服役寿命的评价问题,对其材料30CrMo进行了拉伸和蠕变性能研究。通过拉伸试验获得材料的常温和390℃下的力学性能;进行该材料在390℃、五个不同应力下的蠕变试验,并对试验数据进行Norton-Bailey方程拟合,得到了低应力区和高应力区蠕变本构方程;对原始试样和五个蠕变后的试样进行扫描电镜和透射电镜观察,发现材料长期处于390℃温度下,晶体内的碳元素扩散造成基体上析出物数量的增多及颗粒的增大,导致材料强度的下降;材料30CrMo在低应力区和高应力区的蠕变微观组织变化机理不同,低应力区以位错热攀移为主,高应力区以Orowan绕越方式为主。     

高温金属结构缺陷免予蠕变失效评定的条件

在有限蠕变变形前提下，定义了两个基于结构参考应力的状态参量：特征温度和特征服役寿命；从服役设备合乎使用的角度出发，在上述两个参量的基础上建立了高温缺陷免予蠕变失效评定的准则，即当工作温度或服役时间小于相应的特征温度和特征服役寿命时不需要进行蠕变分析，可以按照常温缺陷评定方法讲行评定：最后给出了一个工程应用案例。     

金属石墨缠绕垫片蠕变对法兰接头密封性能的影响

法兰接头在高温环境中工作时,接头各个部件的蠕变松弛会加剧,然而在法兰接头的研究中,大多没有考虑垫片的蠕变松弛。以金属石墨缠绕垫片为例,在不同温度及不同初始密封比压情况下进行蠕变松弛性能试验;将试验结果进行拟合得到垫片蠕变松弛性能计算公式,将其代入法兰接头变形协调方程中,计算得到接头蠕变2年的螺栓力随时间的变化情况。使用ANSYS软件建立法兰接头有限元模型,并计算不同部件蠕变2年所造成的螺栓力的松弛情况。理论计算结果与有限元计算结果相近,表明建立的理论模型可用于接头螺栓力松弛的评估。研究结果表明：初始密封比压相同时,温度越大则垫片的蠕变量越大,温度相同时,初始密封比压越大则垫片的蠕变量越大;垫片蠕变对法兰接头有显著影响,在一些情况下仅垫片蠕变就能使螺栓力下降40%,因此垫片蠕变对法兰接头的影响不能忽略。     

Creep and recovery behaviors of magnetorheological elastomers

This paper presents experimental and modeling study of creep and recovery behaviors of magneto-rheological elastomers (MREs) under constant stresses. Experimental study was accomplished using a rheometer with parallel-plate geometry. Under constant stresses ranging from a small value to a large one, the resultant strains were recorded. The experimental results demonstrated that MREs behave as linear visocleastic properties. The effects of the magnetic field and stress on MRE creep behaviors were discussed. Moreover, a four-parameter viscoelastic model was developed to describe MRE creep behaviors. The comparison between the experimental results and the modeling predictions indicates that the model can predict MRE creep behaviors very well.     

15CrMo钢的蠕变-疲劳试验及蠕变回复行为

试验测试了500℃时峰值保持时间分别为0,2,5,10和20 min条件下15CrMo钢的蠕变疲劳性能,重点分析了材料在蠕变疲劳载荷下的变形行为和蠕变回复行为。结果表明,随着峰值保持时间的延长,材料的蠕变-棘轮总变形显著增加;当疲劳-蠕变存在峰值保持时间时,前一个循环中峰值保持结束时的应变值大于再次加载达到峰值时的应变值,存在一定的蠕变回复行为;峰值保持时间越长,15CrMo钢蠕变应变回复量越大,且相同保持时间下的蠕变应变回复量总体上保持恒定。     

铸态镍基钎料高温蠕变特性的试验研究

为了正确评价钎焊接头的高温力学性能,采用铸态非晶态BNi-2钎料来模拟实际钎缝材料,测定其基本蠕变特性,并与0Cr18Ni9不锈钢进行比较。结果表明：高温下BNi-2铸态钎料蠕变韧性低,蠕变应变速率小,对应力水平比较敏感,其本构关系可用Kachanov-Robatnov方程描述。