模拟雷电流多分量组合脉冲与通道光强度关系

搭建了集中参数链式网络电路,输出3组模拟雷电流多分量组合脉冲波形,含3个模拟回击脉冲和15个模拟M分量脉冲及跟随的连续电流。采用红光敏感型(探测波长范围200～1 000 nm,峰值响应600 nm)和近红外敏感型(探测波长范围400～1 000 nm,峰值响应800 nm)两种光电探测器,对放电间隙辐射光强进行探测,同步测量了通道电流。分析了电弧通道内电流与光强脉冲波形特征参数之间的相关性,结果发现,光强峰值与电流峰值以及光强10%～90%上升时间和电流10%～90%上升时间之间均存在线性关系。雷电流多分量组合脉冲转移电荷量与光强-时间积分也线性相关,为通过光学观测反演雷电流转移电荷量提供了依据。总体上,相对于红光敏感型光电探测器,近红外敏感型光电探测器输出的光强波形能更好地吻合模拟雷电流多分量组合脉冲波形变化趋势,从而有望更准确地对放电转移电荷量进行反演。     

获取材料应力应变关系的锥形压入新方法

采用自主研发的便携式压入设备,对材料平滑表面进行单调压入试验获得载荷—深度曲线,进而获得材料的单轴应力应变关系曲线。在等向强化、各向同性、单调加载条件下,基于能量原理和有限元分析提出应用双锥无卸载的压入载荷—深度曲线预测具有Hollomon律的材料应力应变关系半解析新公式。在有限元验证方面,根据不同材料的Hollomon律应力应变作为有限元本构关系条件获得的载荷—深度分析结果与压入载荷—深度关系吻合较好。在试验方面,通过压入载荷—深度曲线得到加载曲率,然后利用半解析新公式得到的材料单轴应力应变关系与单轴拉伸试验结果进行比较,结果表明新方法获取的材料应力应变关系和单轴拉伸试验结果有较好的一致性。     

TA17合金薄片材料毫小试样疲劳性能研究

关键工程结构、小尺寸零部件和焊接区的疲劳寿命评估中往往无法采用传统大试样进行疲劳试验,因此本文提出了一种采用毫米级别薄片试样获取材料循环本构关系和低周疲劳寿命的新方法。在Care原位试验机上完成毫米级别薄片漏斗试样的加载工装和低周疲劳试验的基础上,通过变幅对称循环试验和等辐循环试验分别实现了材料循环本构关系和低周疲劳性能的获取。该文提出了一种对不同幂律材料和不同几何尺寸构型均具有良好普适性的材料循环本构关系预测模型,并通过有限元实现了模型准确性的正反向预测验证。将循环本构关系用于有限元计算中,给出了薄片漏斗试样漏斗两侧名义应力、名义应变和漏斗根部真实应力、真实应变的转换方程,进而预测材料的低周疲劳寿命。该文完成了TA17合金等直圆棒试样和1.2 mm厚度薄片漏斗试样的对称变幅循环试验和多级等辐循环试验。由模型预测获得的TA17合金循环本构关系与等直圆棒试样的试验结果比较表明：两种曲线的弹性段和0.009 mm/mm~0.011 mm/mm应变段吻合良好,在弹塑性过渡段（0.004 mm/mm~0.009 mm/mm）模型预测结果最大相对误差小于9%。根据两组应力和应变转换方程获得的漏斗试样材料代表性体积单元疲劳寿命和Manson-Coffin寿命预测模型与等直圆棒试样试验结果均吻合良好。     

不同天气太阳电池板输出电压全日响应特性

开展武汉地区不同天气太阳电池板输出电压全日响应特性的实验观测,对水平0°以及正南方30°、60°这3个不同角度布置的太阳电池板输出电压特性开展连续测试,得到3个不同角度太阳电池板在4种天气下的全日响应曲线,提出5个表征太阳电池板日照利用效率的特征参数,分析特征参数的变化规律以及4种天气对这些特征参数的影响。研究发现,天晴或多云时太阳电池板输出电压全日幅值曲线近似为方波,阴雨时则为拱形波,晴天输出电压响应快,输出电压稳定。晴天时输出电压90%峰值持续时间是总持续时间的86%,多云时为84%,阴天时为68%,雨天时为64%,晴天及多云天气太阳电池板日照利用效率较高。     

用于弯曲型试样断裂韧性计算的COD转换公式精解

根据有限元精细网格计算结果,分析材料硬化及裂尖塑性变形对直通型CT试样(front force compacttension,FFCT)及三点弯曲试样(single edged notched bending,SEB)COD转换的影响。结果表明,材料硬化及裂尖塑性变形对上述两种试样的COD转换均存在影响,但影响较小,均可忽略。通过其试样变形几何关系,提出用于FFCT试样断裂韧性测试中计算J积分塑性功的裂纹嘴张开位移与加载线张开位移的弹塑性转换公式;对于SEB试样,通过对不同本构参数有限元精细网格计算结果进行耦合的方法获得COD转换公式。该文公式形式均较为简单,且与有限元结果相对误差较小,具有较高的置信度。     

实验室类回击电流与通道光强度的关系

利用高压实验室内的脉冲电流发生器,在间距15 mm的石墨棒电极间隙产生了具有快上升前沿的类回击电流,文中分别探究了不同电流极性及不同观测方位下的光强度波形特征.结果发现:负极性电流对应的通道光强波形下降沿总会出现一个驼峰,而正极性电流对应的光强波形下降沿较平滑,无驼峰现象;距放电间隙中心相同距离的不同方位观测电...     

基于单轴缺口试样的一种低周疲劳测试方法与应用

对于漏斗式小曲率半径的缺口圆棒与缺口薄片试样提出了一种采用轴向测量应变的低周疲劳测试方法.通过有限元分析建立小曲率半径的漏斗式缺口圆棒或薄片试样的轴向测试应变到缺口根部Tresca等效应变的应变转换模型,并由疲劳损伤等效假设建立基于缺口试样疲劳实验数据的材料低周疲劳寿命估算模型;完成了大曲率半径漏斗光滑试样和小曲率半径缺口试样的Ti-4Al-2V合金低周疲劳试验,基于缺口试样的疲劳试验所建立的材料低周疲劳寿命估算模型与基于大曲率半径漏斗试样的低周疲劳寿命估算模型有良好的符合度.新方法也方便应用于N18锫合金缺口薄片试样的材料高温单轴低周疲劳行为试验研究,可推荐于材料低周疲劳测试规范修订采用.文中获得的Ti-4Al-2V合金和N18锆合金的不同温度下单轴低周疲劳行为试验数据与寿命估算模型有宜于工程应用.     

不锈钢管道焊缝金属240℃循环变形行为的试验研究

基于增量步和成组法低周疲劳试验,研究了1Cr18Ni9Ti不锈钢管道焊缝金属在240℃下的循环变形行为。结果表明,材料为循环软化材料,具有轻微Non-masing行为特征。相同总应变范围的循环应力、应变（CSS）行为存在很大分散性,意味着任何外载,即使恒幅载荷也将导入一个随机应变载荷史,现有确定性方法可能导致偏于危险的设计分析,有必要引入概率方法表征材料的循环变形行为。基于验证的应力幅统计分布－正态分布,建议了概率Ramberg-Osgood CSS曲线的描述方法。文中试验结果分析验证了方法的有效性。     

304不锈钢在单轴应变棘轮变形下的随动硬化实验研究

对304不锈钢在室温下进行了单轴应变控制下的应变棘轮变形与失效以及低周疲劳试验研究,对材料在循环过程中材料的硬化行为进行了系统的揭示。在对称应变循环下,研究了不同应变幅值下弹性区尺寸和背应力演化规律;在给定工程应变幅值和循环棘轮应变增量组合的应变棘轮变形下进行了弹性区尺寸和背应力演化研究。观察到了各向同性硬化和随动硬化演化对加载历史的依赖性。     

单边裂纹弯曲试样的转动修正方法研究

由SEB( single edged bending)试样变形几何关系,提出断裂韧度测试中用于SEB试样J积分塑性功计算的裂纹嘴张开位移V0与加载点在加载线位移VLL的弹塑性转换公式.对SEB试样进行弹塑性有限元分析表明:试样转动中心位置受材料本构关系的影响微小,仅与裂纹长度α与试样宽度W之比有关,进而提出SEB试样转动半径R(裂纹嘴初始位置到转动中心的距离)的表达式,并对公式的有效性进行验证;应用线弹性柔度公式预测裂纹长度,可以忽略试样转动效应的影响,而刚性转动对SEB试样的J积分计算有一定影响,需采用考虑转动效应的载荷与加载线位移关系曲线来获得真实的J-△α阻力曲线.