裂纹评估和在役检查

球形煤气贮罐是由高强钢制成的且每日都要承受压力循环的容器。日本煤气协会研究了贮存容器的裂纹评估方法、用断裂力学建立大修检查周期方法和将超声法应用于贮罐的在役检查。     

LNG卧式储罐开裂原因分析

某公司气化站,巡检时发现一个天然气(以下简称LNG)低温贮罐底部的封头上有一处裂纹。经对该封头材料各项性能分析,结果表明,封头的化学成分、抗拉强度及屈服强度符合标准,封头的冲击吸收能量较低,裂纹封头的磁饱和值大,裂纹封头的显微组织为马氏体和奥氏体,裂纹是由于加工变形产生了马氏体组织,在腐蚀环境和应力的作用下,发生了应力腐蚀开裂。     

200m~3球罐裂纹成因分析

本文针对天津市第一石油化工厂化工分厂的两台200m～3液化石油球形贮罐,在第一次开罐全面检查并修复后,仅经过95天的实际运行,在进行第二次开罐全面检验时,又发现大量裂纹的情况,根据大量的实际检测和试验数据,对裂纹的成因进行了分析,并提出处理意见。     

TiN涂层中表面裂纹产生的机理研究

为了揭示滑动摩擦接触条件下的Ti N涂层表面裂纹的形成机理,对Ti N涂层进行了划痕试验和有限元模拟。划痕试验结果表明在划痕表面产生了平均间距约为5.12μm的弧型裂纹。采用三维有限元方法对划痕过程进行了模拟,模拟结果表明了涂层结构中的应力分布的特点。采用二维扩展有限元方法(XFEM)对划痕过程中的涂层的裂纹产生进行了模拟,模拟结果表明涂层中表面及界面裂纹主要是由最大拉应力引起的第一型裂纹;涂层亚表面裂纹是一种由拉应力和剪应力引起的复合型裂纹。表面裂纹的形成有三种方式:第一种方式是首先在涂层界面产生微裂纹,随着裂纹沿着厚度方向扩展到表面形成表面裂纹;第二种方式是在涂层表面直接形成表面裂纹;第三种方式是微裂纹首先在涂层亚表面形成,然后沿着厚度方向扩展到表面形成表面裂纹。模拟中发现在表面和界面首先产生微裂纹的数量比亚表面产生微裂纹的数量更多。随着裂纹的扩展和融合将导致涂层的剥落。     

金属材料表面裂纹疲劳扩展形状演变规律

基于裂纹扩展过程中的能量释放率理论提出一种表面裂纹疲劳扩展形状的计算方法,研究了在拉伸和弯曲疲劳载荷作用下金属板材中表面裂纹扩展形状演变规律,并进行了试验验证。结果表明:计算得到在拉伸载荷作用下的裂纹扩展初始阶段,表面裂纹呈半圆形,随着裂纹深度的增加,表面裂纹形状逐渐变为扁长型半椭圆形;在弯曲载荷作用下的裂纹扩展初始阶段,表面裂纹呈半圆形,随着裂纹深度的增加,表面裂纹形状逐渐变为细长型半椭圆形;试验得到表面裂纹在疲劳扩展过程中的形状逐渐靠近计算得到的形状;在表面裂纹长度相等的条件下,试验与计算得到的裂纹深度的相对误差小于4.5%,说明采用基于能量释放率理论的表面裂纹扩展形状计算方法来预测表面裂纹疲劳扩展的形状演变是可行的。     

焊趾位置表面裂纹疲劳扩展形状计算

针对结构中出现的表面裂纹诱发断裂现象,利用断裂力学理论中裂纹尖端应力强度因子与裂纹扩展能量释放率的关系,依据裂纹扩展时裂纹前沿各点的有效能量释放率相等,在考虑裂纹闭合效应的基础上提出一种表面裂纹扩展形状演化计算方法。采用提出的方法计算了T型焊接结构焊趾位置表面裂纹在拉伸疲劳载荷作用下的表面裂纹形状参数函数关系,模拟出表面裂纹疲劳扩展时的形状演化过程。进行了T型焊接试件的表面裂纹扩展有限元模拟和试验,结果与理论计算结果基本一致,验证了基于能量释放率的结构表面裂纹疲劳扩展形状演化计算方法的有效性。     

滚动轴承接触疲劳裂纹建模与扩展规律研究

针对滚动轴承的疲劳剥落损伤演化问题,采用扩展有限元方法研究疲劳裂纹扩展机理,通过算例验证了扩展有限元方法的可靠性。运用断裂力学理论建立了包含次表面初始裂纹的滚动接触疲劳扩展有限元模型,分析了初始裂纹倾斜角度、所处深度和初始裂纹长度对次表面裂纹生长到表面的扩展路径影响机制,通过分析应力强度因子变化研究了裂纹扩展机理。研究结果表明,次表面疲劳裂纹以滑开型裂纹扩展模式为主;初始裂纹角度对疲劳裂纹扩展路径影响较大,初始裂纹角度在15°～45°时裂纹会转向表面发展而形成疲劳剥落;初始裂纹尺寸和深度对裂纹扩展路径形貌的影响较小,但会影响裂纹扩展的难易程度。     

某固体发动机含裂纹药柱地面点火试验及仿真分析

为分析药柱表面裂纹对发动机装药结构完整性的影响,在发动机管型装药内孔表面预制深度0.6 mm的表面裂纹,进行了低温-50℃点火试验.同时在发动机管型药柱模型表面设置不同深度的裂纹,采用有限元法对裂纹J积分进行了计算.结合工程实例,分析了在低温-50℃点火条件下裂纹的断裂韧度和裂纹止裂时的J阻力值.结果 表明,低温点火条件下,对装药的结构完整性要求更加严苛,表面裂纹更容易扩展,但随着裂纹扩展深度的增加,在接近壳体位置时裂纹可能会发生止裂.     

基于CCD图像的表面疲劳裂纹检测方法

设计了7075铝合金试样的疲劳裂纹扩展试验,采用表面复型法对疲劳裂纹的扩展进行研究.采集试样表面疲劳裂纹扩展过程的CCD(charge coupled device,电荷耦合器件)图像,分别对微小裂纹图像和长裂纹图像进行预处理,计算了疲劳裂纹的长度和宽度,拟合了疲劳裂纹的长度扩展曲线和宽度扩展曲线,并验证了表面疲劳裂纹图像检测方法的精度,为实现疲劳裂纹的在线监测提供了有效途径.     

钢板表面裂纹微波检测机理分析北大核心CSCD

针对钢板表面裂纹检测的问题,提出了钢板表面裂纹的微波检测方法。基于麦克斯韦方程,计算出矩形波导内的电场及磁场分布方程,推导出矩形波导壁的管壁电流方程,阐述钢板表面裂纹处的微波信号形成机理。对裂纹处的反射系数及回波损耗、波导内各处的管壁电流进行分析、计算,由管壁电流分析钢板表面不同角度的裂纹的回波损耗,阐述了微波裂纹信号产生机理,对不同深度的裂纹信号进行分析,随着裂纹深度的增加,微波回波损耗幅值的绝对值增加,微波反射系数的绝对值减小。结果表明,钢板表面裂纹的存在阻碍了管壁电流的传播,微波反射波产生回波损耗;钢板表面裂纹处的回波损耗与裂纹深度、角度有关,随着裂纹深度增加,回波损耗绝对值增加,微波反射系数增加;随着裂纹角度的增加,回波损耗绝对值增加,微波反射系数减小,利用不同角度微波检测探头,实现微波对进行钢板表面裂纹的全方位检测。     

基于局部细分曲面拟合的散乱数据孔洞修补算法

在逆向工程应用中,对于带有孔洞的散乱测量数据,给出了孔洞自动识别算法,通过提取孔洞邻域的局部数据进行三角网格划分和网格化简,得到带有孔洞的基网格.提出了基网格孔洞三角划分方法进行孔洞填补,在此基础上采用最小二乘方法进行Loop细分曲面拟合得到光滑的细分曲面片.以孔洞边界为基准,给出了细分曲面裁剪算法去除拟合曲面的多余部分,最后得到精确的孔洞填补数据.     

粗糙表面仿真方法综述

粗糙表面在自然界普遍存在。在研究表界面现象时,粗糙表面往往是重要的输入信息。实际测量和数值仿真是获取粗糙表面的两种常用方法。与实际测量相比,数值仿真无需昂贵的测量设备和大量机时,即可根据给定的表面特征信息高效地批量生成粗糙表面。目前,表面仿真已有近五十年的发展历史,基于不同表面形貌特征形成了采用多种表面特征参数的多种仿真方法,在摩擦学研究中应用广泛。梳理和总结表面仿真方法利于方法的高效、准确应用以及进一步发展。考虑到表面仿真方法与表面形貌特征及其表征参数密切相关,为了系统全面地综述表面仿真方法,首先介绍与表面仿真相关的形貌特征表征方法及特征参数。随后,以不同特征为线索对相应的表面仿真方法的原理、算法、优缺点进行梳理,初步提出了方法选用建议,并整理了其在摩擦学研究中的典型应用,最后展望了未来粗糙表面仿真的可能研究方向。     

表面强化销轴农用滚子链的磨损试验研究

对农机用滚子链条的主要磨损表面——销轴表面进行化学镀镍、镀硬铬、渗钒不同的表面强化处理,测量了三种销轴表面强化后及国外某公司同规格销轴的表面硬度及硬化层厚度.把三种销轴表面强化的链段与国外同节数的链段组装成一条链条,在LS910A封闭力流试验机上进行对比磨损试验.试验数据表明,在所提供的试验条件下,销轴表面镀硬铬链条具有更好的耐磨性能,优于国外的样品链条.     

基于均匀B样条的犁体曲面造型设计

以水平直元线法的犁体曲面形成原理提取型值点,用均匀B样条曲线反算公式反算数列控制点,用均匀B样条曲面正算公式定义犁体曲面并裁剪。用Visual C＋＋和OpenGL进行程序实现。     

8轮扭杆摇臂式月球车车轮与月面间动载荷分析

对车轮与月面间的动载荷进行分析是为了改善月球车行驶平顺性和操纵稳定性.针对8轮扭杆摇臂式月球车结构特点,即每2个与同一摇臂连接的车轮所传递的月面不平度输入相互耦合,对月面不平度的激励进行了等效处理,得到了等效月面不平度函数,以此为基础建立了7自由度月球车振动模型及其振动微分方程.通过对振动微分方程进行傅立叶变换及运用Runge-Kutta数值分析方法进行求解,利用Matlab软件编程计算,确定了8轮扭杆摇臂式月球车悬挂系统的刚度与阻尼合理取值范围.     

逆向工程中自由曲面重构的算法探讨

介绍常用的自由曲面反求的几种算法和特点及归类 ,探讨目前曲面重构过程中的难点、热点问题。     

三维粗糙度参数算术平均偏差与均方根偏差的规律研究

使用ADE公司的非接触式表面三维形貌仪对粗糙度标准样板进行系统测试,依据测试结果分析了三维粗糙度参数算术平均偏差与均方根偏差的规律。结果表明:三维与二维参数具有较强的延续性;Sa相对Ra具有明显的优越性,对于周期性表面Sa和Ra数值基本一致,对于随机性较强的表面Sa明显大于Ra;Sq相对Sa能更加细致地反映表面的随机特征,应优先选用。Sa、Sq将来作为标准使用时,其数值规律应该针对不同类型表面区别对待。     

用于超精表面分析的宽范围扫描隧道显微镜

本文描述了一种能检测超精密度表面纳米级超微观形貌的扫描隧道显微镜，该装置可测到高定向石墨表面原子图象和精密光栅，金刚石切削表面和精密磨削表面的纳米级形貌。     

Effects of tool overhang on selection of machining parameters and surface finish during diamond turning

In precision machining leading to nano-metric surface finish, selection of the suitable machining parameters is a critical task. To ensure the desired surface quality, one needs to optimally select the machining parametric matrix. Towards this effort, this paper adds another critical parameter in terms of tool overhang. A well-defined set of machining exercises is carried out with different tool overhangs and machining parameters. In this investigation, an attempt has been made to locate the optimum range of tool overhang with minimum tool vibrations. The interaction between tool overhang with other parameters is also thoroughly investigated. Another important focus of this study is to find out the optimum machining parameters for the situations where it is not possible to select an optimum tool overhang. One such situation occurs when a steep concave parabolic surface needs to be fabricated. In this case a large tool overhang has to be selected. Power spectral density distribution analysis of surface roughness for different tool overhangs is performed to find out significant parameters and their degree of contribution to surface roughness. Analysis of variance is also applied to ascertain statistically significant factors contributing to surface roughness. To model the surface roughness, response surface methodology is being used. The model has been verified by conducting a series of experiments and a steep concave parabolic surface is developed by following the predictions of the developed model.     

金属表面改性技术(5)

本文主要从喷丸强化、表面热处理、高能束热处理三方面介绍了当前金属表面改性技术的应用和发展态势 ,指出表面改性技术 ,是充分发挥金属材料潜力、大幅度拓宽其应用领域的一条行之有效的途径。