液体垫片对复合材料单搭接螺栓接头力学性能的影响

复合材料构件由于存在制造误差,装配时常常产生间隙,消除间隙的一种基本手段是向其中填充液体垫片。以复合材料单搭接螺栓连接接头为研究对象,设计了拉伸实验,选取一种改进的失效准则与对应的材料退化准则建立了渐进损伤有限元分析（FEA）模型,在此基础上研究了液体垫片对复合材料单搭接接头强度、刚度等力学性能的影响及复合材料孔内损伤演化的过程,此外还研究了液体垫片孔边的应力-应变状态。由实验与有限元结果可以得出：随着液体垫片厚度的增加,接头的拉伸刚度与峰值载荷均有所降低;相同载荷下复合材料孔内损伤加剧,孔内单元产生初始损伤时对应的载荷降低;但液体垫片厚度的增加可以降低垫片孔边的应力与塑性应变峰值,并使其分布更加均匀化,改善液体垫片孔边受力状态。     

304不锈钢密封垫片开裂原因分析

采用化学成分分析、拉伸试验和断口分析等方法对304不锈钢裂解气压缩机出口法兰密封垫片的开裂原因进行了分析。结果表明：裂纹起源于螺栓槽处,氯离子的应力腐蚀开裂是造成垫片开裂的主要原因。含氯离子的沿海潮湿大气是导致垫片产生应力腐蚀的介质因素,装配不当造成螺栓槽处垫片过大的应力和应变是导致垫片出现应力腐蚀开裂的力学因素。     

水泥砂浆在围压下的动态力学性能

水泥砂浆在不同应力状态、不同加载条件下,表现出截然不同的力学性能。利用分离式霍普金森压杆做了一维应力、被动围压和主动围压下水泥砂浆的冲击压缩实验,分别得到了这三种加载条件下的应力-应变曲线,讨论了应力状态、加载条件及应变率对水泥砂浆力学性能的影响,最后研究了用于描述水泥砂浆塑性的破坏准则。     

液体垫片对复合材料装配结构应力和应变的影响

复合材料较复杂的成型工艺导致其构件的制造精度偏低。装配时,偏差会使配合面间产生装配间隙,当间隙超过一定的大小时,需要采取补偿措施,即用垫片填补间隙。基于一种简化装配模型,通过实验和有限元分析方法,研究了液体垫片对复合材料装配结构应力和应变的影响。通过比较强迫装配和液体垫片补偿两种情况下施加螺栓预紧力时构件表面的应变,分析了复合材料构件的变形。进行应力分析时,通过提取单元积分点应力分量计算构件的安全裕度,研究液体垫片对复合材料装配结构应力的影响。得出如下结论：强迫装配时,处在装配间隙边缘的区域受间隙影响相对严重,该区域发生较大的弯曲变形,构件中间部分由于局部贴合反而使装配间隙的影响相对较小;液体垫片在改善间隙边缘危险区应变状态的同时,也使构件中间贴合部位的螺栓头挤压区和部分非挤压区的应变增大,但总体而言,液体垫片的引入使应变分布趋于均匀;当装配间隙大于0.7 mm后,液体垫片补偿对于构件安全裕度的提升作用明显下降。     

法兰连接爆炸冲击动力响应分析数值模拟

运用LS-DYNA非线性有限元软件,建立了法兰连接结构的三维有限元模型,使用罚函数法实现了法兰盘-螺栓连接-法兰垫的非线性耦合作用,利用温度荷载法实现了螺栓连接结构的预紧力加载,采用ALE多物质流-固耦合算法研究了法兰连接结构在爆炸冲击荷载作用下的动力响应特性,分别研究了法兰连接在爆炸冲击荷载作用下冲击波入射角、螺栓连接预紧力、法兰垫厚度对其结构的影响,并考虑了垫片为金属材料(合金钢)以及非金属材料(橡胶)时的情况。结果表明,法兰盘为法兰连接的主要耗能构件。合金钢法兰垫片受冲击波入射角的影响较小,而螺栓连接则主要受冲击波入射角的影响。法兰盘在高压压缩波的作用下会产生相对于螺栓连接的不均匀压缩变形。厚垫片并非比薄垫片好,适当减小法兰垫片厚度,可以提高法兰结构的抗冲击能力。     

应力三轴度对淬火态硼钢氢脆敏感性的影响

对硼钢进行电化学充氢和低应变率拉伸,分别画出了纯剪切、单向拉伸及近似平面应变状态下淬火态硼钢充氢前后的应力-应变曲线,并基于等效塑性应变量化了硼钢的氢脆敏感性,研究了应力三轴度对淬火态硼钢的力学性能和氢脆敏感性的影响。用SEM及EBSD表征试样断口的微观组织,根据淬火态硼钢充氢前后断裂模式的变化分析了硼钢在不同应力状态下的氢脆机理。结果表明,淬火态硼钢在剪应力状态下的氢脆机理与拉伸应力状态显著不同,使其氢脆敏感性比拉伸应力状态显著降低。     

八角垫高压密封结构预紧力分析和试验研究

石油、化工、核电行业法兰螺柱预紧过程中, 螺柱预紧应力计算与保证垫片应力均匀分布的预紧方法是工程实际中值得研究的问题. 该文通过对螺柱垫片系统进行物理结构分析, 受力过程分析, 提出了一种基于垫片线性变形的螺柱应力分布数学模型及预紧方法. 研究表明模型计算结果与试验结果相符合, 满足实际规律. 因此, 该数学模型能用于分析预紧过程中螺柱应力变化情况;计算出螺柱具有相同密封应力的初始载荷及只需一次加载就可以达到理论密封应力的预紧优化方法. 这使得在预紧过程中不必采用边预紧边测试应变的方法来进行指导, 更有效保证密封性能.     

国际管法兰标准概况及发展趋势

管法兰是机械、石油、化工、水电、冶金、纺织、制药及核电等行业管道系统中应用最广泛的一种可拆连接件 ,其作用是借助连接螺栓压紧密封垫片 ,使垫片在螺栓压紧力的作用下发生弹性变形或塑性变形 ,以便填塞住法兰密封面间的间歇而达到密封的目的。多年来世界各国一直致力于管法兰、密封垫片的研究及标准的制修订工作 ,各国先后制定了管法兰标准。国际标准化组织ＩＳＯ ＴＣ5 ＳＣ10在经过十几年组织、协调和反复修改、征求意见后 ,于 1988年和 1992年先后发布了ＩＳＯ 70 0 5 3:1988金属法兰———第三部分　铜合金及复合法兰、ＩＳＯ 70…     

微波传输系统真空法兰密封结构设计特点

为了提高微波传输系统最大输出功率,将波导管内维持真空状态,真空度达到或优于10-5Pa时,通过功率可提高几个数量级。但真空波导法兰密封结构设计是关键,对应不同的条件有不同的要求。首先,在橡胶密封圈的波导法兰上设计抗流结构,利用“等效电路”、“短路”和高频电流波节等相互关系,使法兰机械设计和制造工艺满足微波功率输出的要求;其次,金属密封垫片法兰根据方波导管高频电流分布的特点,采用法兰方波导宽边良好的电接触与真空密封结构分开设计的方式;再次,另一种在金属密封垫片法兰上加工一个与方波导管内壁一致的方形刀口,在螺栓力作用下刀口与密封圈四周挤压接触,既达到真空密封,又满足良好的电接触,设计、加工、装配简单。这三种法兰都不影响波导管电磁能量的传播,但真空密封性能、机械设计、加工等方面存在差异。     

预应力钢绞线高温力学性能试验研究

该文采用非接触式应变视频测量系统,开展了冷拉1860级钢绞线高温力学性能试验研究。基于试验测试的钢绞线高温应力-应变全过程曲线,建议了预应力钢结构用钢绞线的比例极限、弹性模量、名义屈服强度、断裂强度的高温折减系数以及高温应力-应变函数关系。试验结果表明,高强冷拉钢绞线高温下应力-应变全过程具有显著的应力强化阶段和颈缩阶段,1.25%应变下的高温名义屈服强度适用于高强冷拉钢绞线,钢绞线在高温下的捻度松弛效应对其高温力学性能存在影响。该研究成果进一步完善了预应力张拉钢结构用冷拉高强钢绞线高温下基本力学性能指标体系。     

2A16铝合金中应变率力学性能研究

为研究2A16铝合金的中应变率力学性能及热处理状态对其应变率敏感性的影响,利用电子万能试验机和高速液压伺服试验机对其(O状态和T4状态)进行常温下准静态和中应变率力学性能试验,得到不同应变率下的应力应变曲线,并基于修正的Johnson-Cook本构模型对其进行拟合。结果表明:在应变率10~(-4)~10~2s~(-1)内,热处理状态对2A16铝合金的应变率敏感性有较大影响,其中2A16-O状态铝合金的应变率敏感性较强,而2A16-T4状态铝合金的应变率敏感性较弱,但两种材料均具有较强的应变硬化效应;此外,修正Johnson-Cook本构模型的拟合结果与试验结果吻合很好,能够很好表征材料的动态力学行为。     

填隙补偿对碳纤维/环氧树脂复合材料-铝合金装配结构力学性能的影响

碳纤维/环氧树脂复合材料和铝合金作为主要的航空材料，在飞机结构中存在着大量装配关系，但受成型工艺方法的限制，两种材料在制造和装配偏差的情况下，构件配合面间会产生装配间隙，当间隙超过一定大小时，需要采取填隙补偿措施。本研究基于实际结构抽象出碳纤维/环氧树脂复合材料-铝合金装配模型，使用装配试验台模拟施加螺栓预紧力，通过应变片实验比较强迫装配及垫片补偿情况下试件局部表面的应变分布，结合三维数字图像相关(3D-DIC)实验测得的试件表面应变场分析变形规律；通过有限元进行层间应力分析，提取内聚力单元各应力分量和损伤情况，研究填隙补偿对碳纤维/环氧树脂复合材料层间应力和局部损伤的影响。结合实验和仿真分析结果表明:强迫装配时，碳纤维/环氧树脂复合材料-铝合金试件主要受弯曲变形和螺栓头挤压的影响，且随着装配间隙的增大，各应变值均增大；垫片补偿在改善弯曲变形引起的应变状态的同时，也使中间贴合部位的螺栓头挤压区应变增大，但总体而言，垫片的引入使碳纤维/环氧树脂复合材料-铝合金试件表面应变分布趋于均匀，降低了碳纤维/环氧树脂复合材料损伤情况，且液体垫片补偿效果略好于可剥垫片。      

型材卷弯的力学分析计算

文章应用金属材料塑性变形理论,分析了型材受卷弯曲时的受力情况、内力状态和应力-应变关系及其变化规律,提出了由此而产生的塑变弯矩的力学意义并给出了相应的表达、计算公式.分析、研究表明,型材卷弯属均匀、渐变的塑性平面弯曲,其应力-应变关系适用金属真实应力经验公式,塑变弯矩为卷弯终了时截面上各点应力对中性轴之矩的面积分.     

冲击载荷下环氧树脂动态压缩力学响应实验研究

为了从细观角度研究碳/环氧复合材料的动态力学性能,利用分离式霍普金森压杆实验装置对其组分材料TDE86#环氧树脂体系进行动态冲击压缩实验,获得不同应变率加载条件下环氧树脂的应力一应变曲线,基于应力-应变曲线分析了应变率对环氧树脂动态压缩力学性能的影响.研究结果表明:环氧树脂具有明显的应变强化效应,随着应变率的增加,环氧树脂的强度基本没有变化,最大应力时的应变逐渐减小,动态模量和压缩刚度有很大程度的提高.     

基于弯曲实验的DP980力学性能研究

目的 针对仅通过单向拉伸实验无法准确表征金属板材在弯曲成形过程中的力学性能变化的问题,研究通过弯曲实验获取材料力学性能参数.方法 对高强钢DP980展开力学性能测试研究,主要通过弯曲实验对材料弯曲变形过程中形成的弯矩曲率进行测试,将得到的弯矩曲率转化为应力-应变.分别将弯曲和拉伸得到的应力-应变数据导入到三点弯和辊弯成...     

应变率对硫化橡胶压缩力学性能的影响

利用分离式霍普金森压杆(SHPB)和材料实验机MTS810对硫化橡胶进行动态和准静态单轴压缩实验,获得硫化橡胶的应力-应变响应曲线,研究了应变率对其压缩力学性能的影响。实验结果表明,硫化橡胶在低应变率时的应变率效应不明显,然而在较高应变率时,应变率对其动态应力-应变关系有明显的影响,弹性模量、屈服应力以及流动应力都随应变率的增大而增大。采用基于应变能函数理论的橡胶本构模型来描述硫化橡胶压缩荷载下的力学行为。数值模拟了硫化橡胶的应力-应变历程,并与实验数据进行比较,结果显示两者吻合良好。     

冲击作用下薄壁金属空心球压缩变形研究

金属空心球结构是一种新型的多孔金属材料,对单个金属空心球在冲击作用下的压缩力学性能研究是对整体结构压缩力学性能研究的基础。该文研究了单个球壳冲击压缩特性,得到了单个金属空心球在冲击作用下的名义应力-应变曲线并与实验结果进行了对比验证,同时研究了径厚比和冲击速度对变形过程的影响。结果表明:名义应力-应变曲线和变形模态图显示其变形失效过程可分成六个阶段:局部压平、轴对称凹陷、多边形形成、内表面相互作用、侧壁失效以及密实阶段;径厚比越大,金属空心球越容易形成非对称的多边形形式,且在内表面相互作用阶段,上部壳体发生逆向翻转,侧壁发生了屈曲失效;径厚比较小时,在内表面相互作用阶段,下部壳体发生逆向翻转,侧壁发生了弯曲失效;冲击速度越大,底端壳开始发生凹陷的时间越早,空心球产生的不对称度越大。     

带凸形封头非标平焊法兰的设计方法

在常规设计标准中,凸形封头和法兰单独进行设计,不考虑两者间的相互作用．然而,迄今为止尚无带凸形封头非标法兰的设计规范．基于应力分类思想,建立了带凸形封头非标平焊法兰的设计方法．该方法考虑了封头和法兰之间的相互影响,显著地改善了联接处薄弱部位受力状态;同时,有效地降低了制造成本,提高了经济效益．     

高应变率下阻尼铝合金的动态力学性能研究

针对航空用高阻尼铝合金在高应变率载荷下的服役特征,研究了两种高阻尼铝合金在高应变率下的动态力学性能.采用分离式霍布金森(Hopkinson)压杆对高阻尼铝合金进行了动态压缩实验,获得了应变率(140,275,500s-1)对材料应力-应变曲线的影响规律,并同普通铸造铝合金ZL101A的动态压缩力学性能进行比较分析.结果表明:高阻尼铝合金在高应变率下的力学性能明显优于普通铸造铝合金;第一种高性能阻尼铝合金的动态压缩力学性能优异.第二种高性能阻尼铝合金随着应变率的提高,材料的弹性模量和应力均有所下降,但是形变强化效果显著.     

三轴受压粉煤灰陶粒轻骨料混凝土力学性能试验

以粉煤灰陶粒轻骨料浸泡时间、强度等级、侧向围压为变化参数,共设计120个粉煤灰陶粒轻骨料混凝土试件进行常规三轴受压试验,研究其在三轴应力状态下的力学性能。试验观察了轻骨料混凝土的破坏过程及破坏形态,获取了三轴受力状态下的应力-应变全过程曲线,分析了各变化参数对其三轴受压力学性能的影响规律。研究结果表明：随着围压值的增大,试件破坏由竖向劈裂破坏变为斜向剪切破坏,当围压值大于12 MPa时,试件则表现为外表无明显裂缝的鼓起破坏;应力-应变曲线受围压值影响较大,受骨料浸泡时间和强度等级的影响较小,围压值大于12 MPa后,曲线不再出现下降段;峰值应力随骨料浸泡时间、强度等级、侧向围压的增大而增大;峰值应变受陶粒浸泡时间的影响不大,随强度等级的增大而减小,随围压值的增大而增大;弹性模量随强度等级和围压值的增大而增大,受骨料浸泡时间的影响不显著。