锈损冷弯薄壁钢板的断裂机制与断裂模型

为研究锈蚀对冷弯薄壁钢板断裂机制的影响,本工作选取在工业环境中服役多年的C形钢檩条,从其平板部位和弯角部位截取标准试件进行单调拉伸试验,并通过有限元数值分析研究了锈坑深度、深径比和截面损失率对其应力三轴度和等效塑性应变的影响.拉伸试验结果表明:随锈蚀程度增大,试件的塑性硬化阶段和颈缩阶段逐渐缩短,屈服阶段逐渐消失;试件的屈服强度、极限强度和断裂应变逐渐减小.有限元分析结果表明:应力三轴度随锈坑深度和深径比增加逐渐增大,随截面损失率的增加变化不显著;等效塑性应变随锈坑深度和截面损失率增加明显增大,随锈坑深径比增加呈现先增大后减小的趋势.本工作还建立了应力三轴度和等效塑性应变相对值与锈坑深度、深径比和截面损失率的拟合公式,根据拟合结果,对空穴增长模型(VGM模型)和应力修正临界应变模型(SMCS模型)进行修正,从而推导出点蚀损伤和全面腐蚀损伤下冷弯薄壁钢板的断裂模型.     

锈蚀钢材表面的分形维数与多重分形谱

为研究锈蚀钢材的表面形貌特征,通过中性盐雾循环试验得到10组不同锈蚀程度的钢材试件,采用三维非接触式表面形貌仪采集试件表面的三维坐标数据,利用差分盒维数法计算钢材锈蚀表面的分形维数和蚀坑深度的多重分形谱,分析分形特征随锈蚀时间的变化规律。结果表明:锈蚀钢材表面具有分形特征;随锈蚀时间t的延长,分形维数D表现为先增加后减小的上下起伏变化规律;蚀坑深度的多重分形谱宽度Δα大幅增大后连续减小,随后上下波动;Δf以"连续增加—减小"的规律整体持续上升。     

模拟海洋和一般大气环境下锈蚀钢材表面形貌差异研究

为了研究海洋和一般大气环境下锈蚀钢材表面形貌的差异,开展了模拟两种环境下钢试件的加速腐蚀试验.采用非接触式三维形貌扫描仪PS50获得锈蚀钢材的表面形貌,并通过编程提取钢材表面的蚀坑参数,包括平均蚀坑深度h、平均蚀坑深宽比Ar、蚀坑密度Pd,以及粗糙度参数如均方根高度Sq、界面扩展面积比Sdr和分形维数D.通过分析以上各参数和测试区域非均匀体积损失率ξs之间的关系,得到了两种环境下锈蚀钢材表面形貌的演化规律及差异.结果表明,与模拟一般大气环境相比,模拟海洋大气环境下的试件具有更小的平均蚀坑深度h和更大的平均蚀坑深宽比Ar,蚀坑形状更加浅而窄;模拟海洋大气环境下试件的粗糙度参数Sq、Sdr和D均大于模拟一般大气环境下的试件,其表面具有更大的高度差异、褶皱面积和更显著的形貌幅值变化;模拟海洋大气环境下试件表面蚀坑分布集中,局部腐蚀更为显著;模拟一般大气环境下试件表面蚀坑分布分散,更偏向全面腐蚀.     

近地面爆源爆炸成坑效应的数值模拟研究?

为研究爆炸案件中近地面爆源的爆炸成坑过程及爆坑形成影响因素,得到近地面爆源爆炸痕迹反演规律,利用非线性动力学软件AUTODYN对土壤地面在爆炸载荷作用下的动态响应进行了数值模拟研究,得到了土壤表面爆坑的形成过程及药量、炸高等影响因素对爆坑参数的影响规律。计算结果表明,爆坑形成的最初阶段,爆坑深度扩张速率最大,并随时间推移逐渐减缓,最终趋于稳定;当炸高确定时,爆坑深度随药量增大而增大,且爆坑深度与药量的立方根之间呈线性关系;当药量确定时,爆坑深度随炸高增大而减小,且爆坑深度与炸高呈线性关系;相对爆坑深度与相对炸高之间具有线性关系。     

中性盐雾加速腐蚀钢结构表面形貌分形维数表征

为研究中性盐雾加速腐蚀钢结构表面形貌分形维数,开展了七个批次的H型钢人工加速腐蚀试验,借助三维非接触式表面形貌仪对截取的锈蚀H型钢翼缘板进行了表面形貌扫描并获取了三维形貌坐标数据,采用盒宽变换法编程计算了锈蚀表面分形维数,并研究其随腐蚀龄期、质量损失率以及表面粗糙度的变化规律。结果表明:锈蚀钢板的表面形貌具有分形特征。腐蚀初期(龄期短于六个月)钢板表面曲线以及曲面的分形维数均随腐蚀龄期的延长而不断增大,且增大趋势不断减缓;当腐蚀龄期超过六个月后分形维数开始出现上下波动(减小—增大—减小)。锈蚀钢板横截面曲线分形维数呈一定的各向异性,轧制方向分形维数略大于板宽方向。试验拟合得到锈蚀钢板表面分形维数与腐蚀龄期、质量损失率以及表面粗糙度平均高度的相关关系,可用于中性盐雾腐蚀钢板的表面形貌表征。     

中性盐雾环境下钢板表面锈蚀深度随机场模型

为了得到中性盐雾环境下钢板表面锈蚀深度随机场模型,采用中性盐雾循环试验对10组试件进行加速锈蚀,获得了锈蚀钢板表面轮廓图及锈蚀深度三维坐标数据.研究了锈蚀深度概率分布特性,分析了锈蚀深度均值、标准差与锈蚀率的关系.对锈蚀深度进行了平稳性与各态历经性检验,提出了锈蚀深度随机场自相关函数模型.结果表明:钢板表面锈蚀深度符合正态分布;随锈蚀率的增大,锈蚀深度均值、标准差也增大;钢板表面锈蚀深度具有平稳性与各态历经性;余弦三角函数随机场模型能较精确地表征锈蚀深度分布特征.     

一般大气环境下低剪跨比RC框架梁抗震性能试验研究

为研究一般大气环境下受酸雨侵蚀RC框架梁的抗震性能,在人工气候模拟实验室对7个剪跨比为2.5的RC框架梁试件进行人工模拟酸雨环境（PH=3.0）加速侵蚀试验,随后对其进行拟静力试验,得到不同钢筋锈蚀程度和配箍率下框架梁抗震性能的衰减规律。结果表明:酸雨侵蚀初期,酸化深度较小时,钢筋尚未锈蚀,试件的承载力、刚度、延性和耗能能力略有增加;酸雨侵蚀后期,酸化深度接近钢筋表面时,钢筋开始锈蚀,且锈蚀程度随酸化深度的增大不断加重;随钢筋锈蚀率的增大,试件的强度、刚度、延性和耗能能力均发生不同程度的退化,表现为构件的承载力和变形能力下降;锈蚀程度相近时,随着配箍率的减小,试件的承载力和刚度不断减小,延性和变形恢复力也逐渐降低,抗震能力变弱。     

加入阻锈剂前后钢筋HPB235在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为

高效且对环境友好的钢筋阻锈剂品种较少,环保型钢筋阻锈剂的开发及应用具有重要意义。采用锈蚀率测定、腐蚀形貌观察及腐蚀产物分析,研究了加入阻锈剂前后混凝土结构中钢筋HPB235在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为。结果表明:随着腐蚀时间从240 h延长到720 h,钢筋HPB235的锈蚀率逐渐增加,腐蚀逐渐加重;加入阻锈剂后,钢筋的锈蚀率降低,腐蚀减轻;腐蚀产物中有阻锈剂成分的存在,表明阻锈剂参与了钢筋表面腐蚀产物膜的形成过程,从而改善了腐蚀产物膜的性能。     

球缺型EFP毁伤混凝土墙试验与数值仿真研究

为深入研究混凝土类目标在聚能装药作用下的侵彻效应和毁伤机理,设计一种大口径Φ120 mm球缺型EFP聚能装药,开展不同炸高下毁伤大尺寸混凝土墙试验。基于修正参数的RHT模型进行数值仿真,仿真结果与试验数据的最大相对误差为9.8%,表明RHT模型的修正效果较好,数值模型可靠。在此基础上,分析炸高对毁伤效果的影响,并对EFP侵彻体与爆炸冲击波的联合毁伤元特性进行研究。结果表明：所设计的EFP聚能装药毁伤混凝土墙时,能够形成具有较大直径和深度的漏斗坑;炸高为20～60 cm时,随着炸高的增大,漏斗坑直径逐渐减小,漏斗坑深度呈先减小再增大再减小,并逐渐稳定的趋势;炸高为20 cm(1.67倍装药直径)时,能够获得直径和深度都较大的漏斗坑,此时漏斗坑直径为6.83倍装药直径,漏斗坑深度为2.30倍装药直径;EFP侵彻对漏斗坑的形成起主导作用,在一定炸高范围内,爆炸冲击波对漏斗坑直径有增大作用,其与EFP侵彻体的耦合能够在一定程度上提高漏斗坑深度。     

R134a在微肋管内的冷凝换热特性

本文在35、40和45℃三种冷凝温度下,对R134a在微肋管内的冷凝换热进行了实验研究。选用质量流量、冷凝温度、微肋管结构参数为变量,以总传热系数、水侧传热系数、制冷剂侧表面传热系数及压降为评价指标。结果表明:总传热系数、制冷剂侧表面传热系数、压降均随着质量流量的增加、冷凝温度的降低和管径的减小而增大,而水侧传热系数随质量流量的增加而稍有降低,冷凝温度对其值影响并不大。热阻分析时发现:随着质量流量的增加,水侧热阻占总热阻比值逐渐增加,而制冷剂侧热阻所占比值逐渐减小,但制冷剂侧热阻总小于水侧热阻;对换热器进行综合性能进行评价时,以表面传热系数与压降的比值(单位压降表面传热系数)为指标,发现该比值均随质量流量的增加呈先减小后增大的趋势,并随着冷凝温度的降低、管径的减小而增大。