循环点荷载作用下红砂岩的力学性能（英文）

利用MTS Landmark伺服加载试验对砂岩开展循环点荷载试验并对其力学特性进行研究。试验包含恒幅循环加载和荷载逐渐增加的多级循环加载两种方式,其加载频率和下限荷载比的变化范围分别为0.1~5 Hz和0~0.60。分析加载频率和下限荷载比对红砂岩疲劳寿命和滞回特性的影响。结果显示:红砂岩疲劳寿命随加载频率和下限荷载比的增加呈现先减后增的变化规律;在相同循环次数下,滞回环间距随加载频率的增大和下限荷载比的减小而不断增加。同时,红砂岩在循环点荷载作用下仍存在"锻炼"和"记忆"效应。     

预循环应力对高速列车关键结构用铝合金材料疲劳裂纹扩展行为的影响

对服役多年的高速列车关键结构用铝合金材料进行断裂力学性能测试,探究其稳态扩展区域和近门槛值区域的疲劳裂纹扩展行为,阐释服役材料力学行为的变化规律。鉴于服役材料疲劳裂纹扩展行为的折线特征,开展不同水平预循环应力作用下的断裂力学实验研究,剖析预循环应力对材料断裂力学性能"锻炼"效应的影响,建立合理的寿命预测模型,并与实测数据进行对比。研究表明:服役材料在稳态裂纹扩展阶段的疲劳裂纹扩展行为呈折线特征,近门槛值区域的延迟扩展行为是促使折线现象产生的原因;经历预循环应力作用后,材料疲劳裂纹扩展速率与应力强度因子范围(da/d N-ΔK)的关系曲线在稳态裂纹扩展的初期阶段呈现类似服役材料的折转行为;不同水平的预循环应力对材料断裂力学性能的"锻炼"效果不同,存在能够使材料达到最佳"锻炼"效果的预循环应力水平;对于折转型da/d N-ΔK关系曲线,本工作所建立的计算模型能够更加准确地预测材料的疲劳裂纹扩展寿命。     

疲劳荷载作用下道路混凝土硫酸盐侵蚀及防护

目的解决疲劳荷载作用下道路工程结构混凝土硫酸盐侵蚀破坏严重的问题。方法采用自主研发的腐蚀疲劳试验装置,通过化学分析及强度测试,研究荷载类型(交变荷载和持续荷载)、硫酸盐种类(Na2SO4和Mg SO4)、硫酸盐浓度(5%和10%(均为质量分数)的Na2SO4)、应力水平(20%、40%和60%)、水灰比(0.35、0.38)对道路混凝土腐蚀龄期为180 d时的硫酸根离子分布及强度变化的影响规律;同时,采用硅烷对混凝土进行表面涂覆,对其抗疲劳腐蚀性能进行测试。结果承受腐蚀疲劳的道路混凝土表层的硫酸根离子侵入速度是承受持续荷载的试件的1.43倍。在腐蚀疲劳作用下,当硫酸盐浓度提高1倍时,混凝土表层硫酸根离子侵蚀速度提高近1倍;应力水平由0.2提高至0.6时,表层硫酸根离子质量分数由2.51%提高至4.62%;水灰比由0.38降至0.35时,表层硫酸根离子扩散速度降低17%。由于硫酸镁腐蚀生成的Mg(OH)2溶解度很低,混凝土表层硫酸镁腐蚀速度是硫酸钠的70%。此外,涂覆硅烷的混凝土抗弯拉系数较未涂覆试件提高了近40%。结论疲劳荷载加剧了混凝土中硫酸盐的侵蚀。在腐蚀疲劳环境中,可采用适当降低水灰比、硅烷涂覆表面的方法提高混凝土抗硫酸根离子侵蚀能力,延长混凝土服役周期。     

考虑成形与循环滞后的波纹管疲劳寿命研究

为提高波纹管疲劳寿命计算精度,建立了一种综合考虑成形影响和材料循环特性的波纹管疲劳寿命计算有限元模型。基于ABAQUS平台计算获得了波纹管成形后的实际轮廓和壁厚,利用FE-safe软件提取了材料稳态循环滞后应力应变曲线,计算出波纹管疲劳寿命,并与理论计算值、理想模型结果和实验结果进行了对比。结果表明：考虑成形与循环滞后影响的波纹管疲劳寿命仿真模型可以有效提高计算精度,其与实验结果误差在12%以内;理想模型误差范围为14%～62%;理论计算值结果误差最大。     

含点蚀铝合金的疲劳寿命预测技术研究进展

腐蚀损伤是老龄飞机所面临的一个关键问题,尤其是点蚀坑,是引发裂纹萌生、扩展并导致飞机结构失效的一个重要原因。进行含点蚀损伤铝合金的疲劳寿命预测是充分发挥老龄飞机的潜力,使之继续安全、有效服役的关键。综述了近年来国内外进行含点蚀损伤铝合金疲劳寿命预测的研究现状和取得的主要研究成果,重点介绍了基于断裂力学方法的主要分析模型和所采用的关键技术,并对今后该领域的研究方向提出了几点建议。     

钨表面形貌控制及其在循环热载荷作用下的热疲劳性能

钨作为聚变装置中的壁材料在各种循环热载荷作用下的热疲劳行为是一个重要的问题。采用电子回旋共振(ECR)等离子体系统在多晶钨表面进行形貌控制实验,然后采用电子束对抛光和具有一定表面形貌的样品开展循环热载荷实验。结果表明,表面形貌对在循环热载荷下发生的循环塑性变形造成的损伤特征影响很小,在300次循环热载荷下某些晶粒中形成了微裂纹及挤出片结构,它们在不同晶粒中按着某一特定的方向平行排列。此外,在不同条件下通过等离子体刻蚀在钨表面制备了不同的三棱锥状和均匀的纳米结构。对损伤区域的截面进行了分析并给出了在循环热载荷下这种结构形成过程的示意图。     

温度对液滴干湿循环下430不锈钢点蚀的影响

目的 研究温度对液滴干湿循环条件下点蚀临界相对湿度和再钝化临界相对湿度的影响规律,结合形貌观察分析液滴条件下点蚀的形成机理。方法 首先通过多液滴电位监测的方法研究了温度对430不锈钢干湿循环中点蚀的影响。其次,利用统计学方法分析了430不锈钢干湿循环过程中发生点蚀的特征参量,如点蚀、再钝化临界相对湿度,及其对应的临界氯离子浓度。然后,通过激光共聚焦显微镜统计分析了点蚀坑的深度和直径等特征参数。最后,对比了不同温度下430不锈钢在MgCl2溶液中的动电位极化曲线。结果 随着温度从10 ℃上升到50 ℃,试样发生点蚀的概率从5/35上升到25/35;点蚀平均临界相对湿度从55%上升到63%,对应氯离子浓度从7.4 mol/L下降到6.4 mol/L;再钝化平均临界相对湿度从74%上升到91%,对应氯离子浓度从5 mol/L下降至2.5 mol/L。结论 温度升高加速430不锈钢点蚀生长,抑制再钝化。形貌分析表明,随温度增加,点蚀坑形态从横向生长向蚀坑深度方向加速生长。     

组织状态对循环冲击及非冲击载荷下裂纹扩展的影响

本文对10~#钢和45CrNi合金钢的几种组织状态分别进行了冲击疲劳及非冲击疲劳裂纹扩展试验,结果表明:45CrNi的组织状态对冲击疲劳裂纹扩展的影响较对非冲击疲劳的大;10~#钢的组织状态对两种载荷下的裂纹扩展基本上无影响。结合微观机制和载荷特性,讨论了组织因素对冲击、非冲击疲劳裂纹扩展的影响。     

变幅载荷作用下点焊焊接接头的疲劳损伤

对拉剪点焊试样进行了多级变幅疲劳加载,载荷块分别为低-高、高-低和低-高-低形式,测量了疲劳破坏过程中的固有频率.基于疲劳寿命试验结果和固有频率随疲劳寿命的变化,分析了点焊结构疲劳损伤累积的特点和加载次序对疲劳寿命的影响.结果表明,载荷块形状,即加载次序对疲劳寿命的影响并不明显,使用线性疲劳累积损伤理论预测的疲劳寿命接近实际疲劳寿命.依据固有频率的变化,可以监测疲劳寿命过程中出现的损伤,并确定损伤的程度.按照损伤力学中损伤随寿命的演化规律,可进行疲劳寿命预测,寿命预测结果与试验疲劳寿命吻合较好.     

量子点发光二极管在大电压下的失效研究

作为下一代照明光源和显示器件, 量子点发光二极管的失效研究对提高其可靠性, 促进其进入市场应用具有重要的价值和意义。对量子点发光二极管器件施加7 V恒压电压, 使其快速失效, 平均中位寿命为4 h, 寿命为45 h。主要的失效形式为电流密度和亮度急剧下降, 最终不再发光, 并且在器件表面出现黑色斑点。可能的失效机制为Al电极等功能层发生了化学反应或者在界面出现了脱层, 导致电荷无法注入, 使器件失效。     

Hysteretic behavior in an Fe-Cr-Ni-Mn-Si polycrystalline shape memory alloy during thermomechanical cyclic loading

Stress-strain-temperature hysteretic behavior is examined in an Fe-Cr-Ni-Mn-Si polycrystalline shape memory alloy during thermomechanical cyclic loading, each cycle of which consists of isothermal loading/unloading followed by isostatic heating/cooling. Transformation start and finish lines are first determined in the stress-temperature plane, which are revealed to be less cycle dependent. Hysteretic behavior is, on the contrary, shown to be highly cycle dependent. Its strong dependence on hold stress as well as on temperature range is also examined. The martensite start line is clearly determined above the yield stress of the parent phase.     

AZ31镁合金棒材循环扭转过程中的力学性能和织构变化

对AZ31镁合金挤压棒材在循环扭转变形过程中的力学性能和织构演化进行了研究。循环扭转变形分别在298,373,443,503和573 K下进行。镁合金循环变形的力学性能测试结果表明,循环扭转变形过程的应力应变滞回线呈现严格的对称性,意味着微观变形模式以滑移为主。变形过程的热效应使应力应变曲线中的峰值应力随着周期数的增加而降低。变形过程中柱面滑移系启动使晶粒取向发生改变,由变形前的{11■0}⊥ED织构转变为变形后的{10■0}⊥ED织构,变形过程中拉伸孪晶启动使晶粒取向产生两种变化。     

CYCLIC HYSTERESIS ENERGY OF CARBON AND ALLOY STEELS

Based on the low-cycle fatigue tests of carbon and alloy steels,the cyclic properties ofhysteresis energy and its changing rules have been analysed.The mathematical formula ofcyclic hysteresis energy of the materials with different cyclic properties have been presented.The total absorbed energy to failure is associated with the variation of cyclic hysteresisenergy.     

多轴载荷下ZL101铝合金的低周疲劳行为

研究不同等效应变幅下ZL101铝合金在多轴比例和非比例载荷下的低周疲劳行为,并用透射电镜观察合金的疲劳行为中的位错结构。结果表明：合金在两种加载方式下均表现为循环硬化;在非比例载荷下合金表现出附加强化,但程度不明显;合金的疲劳寿命随等效应变幅的增加而降低,合金在非比例加载下的疲劳寿命低于比例加载时的疲劳寿命。对位错结构的观察表明,随等效应变幅度的提高,合金的低周疲劳位错结构从交叉位错带转化为位错胞,合金在非比例加载下更易形成位错胞结构。     

Pseudoelastic behavior of CuAINi single crystal under biaxial loading

Shape memory alloy (SMA) is one of the promising smart materials because of their ability to perflmn two different tasks: sensing, and actuating. CuAINi is a kind of SMA with a very wide use. In order to investigate basic properties of pseudoelasticity of CuAINi single crystal, uniaxial and biaxial loading tests under different combined loads at a constant temperature were performed on cruciform specimens, and experimental data were compared with theoretical calculation based on a proposed constitutive model.     

碳钢和合金钢的循环滞回能实验研究

通过对4种碳钢和合金钢的低周疲劳实验,分析了它们的滞回能循环特性及其变化规律,并确定了具有不同循环特性的滞回能数学描述,在实验基础上,提出了疲劳失效的定义,建立了循环滞回能和总失效吸收能与失效寿命之间的实验关系式。讨论了疲劳损伤与滞回能之间关系。     

微孔洞对高周循环载荷作用下双相钛合金微塑性行为的影响(Ⅰ):晶体塑性分析

建立二维晶体塑性有限元模型研究微孔洞与高周循环载荷作用下双相钛合金微塑性变形行为的关系.结果表明,几何必需位错(GND)倾向聚集于微孔洞周围,且导致平均GND密度升高.孔洞尖端塑性区域(TPZ)的曲率对GND密度的影响大于孔洞尺寸的影响.随着TPZ曲率和空洞尺寸的增大,初生α、次生α及β基体内的累积剪切应变增大.初生α...     

交变载荷作用下平面应力状态焊接接头焊趾处应力应变理论解的推导

基于弹塑性力学理论计算对接接头交变载荷作用下焊趾处应力和应变,以准确预测交变载荷作用下平面应力状态对接接头焊趾处的应力和应变值为目标,考察了不同加载情况下平面应力状态对接接头焊趾处应力和应变的理论计算方法,并给出了交变载荷作用下平面应力状态对接接头焊趾处应力和应变的理论解.结果表明,在材料参数、载荷大小以及焊趾应力集中系数已知的前提下,根据提出的理论解的计算式可获得相应载荷时接头焊趾处的应力应变,为焊接接头在交变载荷下的疲劳失效预测提供理论指导.