基于材料全程本构关系对延性断裂韧性的数值模拟方法与应用

利用ANSYS APDL编程语言,采用FAT (Finite-element-analysis Aided Testing)方法获取26NiCrMoV11-5汽轮机转子材料、A508-III压力容器钢和304不锈钢材料全程单轴拉伸本构关系曲线。借助ABAQUS软件中GTN (Gurson-Tvergaard-Needleman)损伤模型,采用有限元逆向法对3种材料漏斗试样单轴拉伸试验过程进行数值仿真,标定相应的GTN模型参数,获得了较好的结果。在此基础上将3种材料GTN模型参数用以模拟紧凑拉伸(Compact Tension,CT)试样的准静态裂纹扩展,基于载荷分离法实现了对26NiCrMoV11-5、A508-III和304不锈钢3种材料J阻力曲线的良好预测。     

考虑循环塑性修正的薄片材料低周疲劳试验方法

对N18锆合金和SAPH440板材采用薄片漏斗试样进行了室温下的等幅低周疲劳试验,基于局部应力、应变相等的疲劳损伤等效原理,建立了用于估算N18和SAPH440材料疲劳寿命的Manson-Coffin模型和循环应力-应变方程。对于符合Masing律的材料,提出了一种获得循环本构关系的新方法,用转子材料B65A-S在300℃高温下的低周疲劳试验进行了验证。通过基于标定循环本构关系的有限元分析,建立了两种材料薄片漏斗试样平均应力到漏斗根部轴向应力、测试应变到漏斗根部轴向应变的转换模型。完成了SAPH440材料等直圆棒试样的低周疲劳试验,证明了采用薄片漏斗试样的低周疲劳测试新方法具有较高的精度。     

延性材料全阶段单轴本构关系获取方法

材料拉伸直至破坏的单轴本构关系对于材料与结构的大变形分析和裂纹问题中的变形行为研究有重要意义。该文提出一种将实验与数值分析相结合获取材料拉伸直至颈缩破断全程本构关系的新方法——TF法(tensile test-finite element method)。通过构造初始微小缺陷实现拉伸试样的颈缩有限元模拟;应用自制对中夹具,结合DIC(digital image correlation)方法和应变传感器来测量材料拉伸全程的标距位移、试样颈缩根部直径和颈缩区轮廓线;应用逐步逼近原理并借助开发的ANSYS APDL命令流程序实现材料全程单轴真实本构关系求解的迭代计算。应用TF方法得到的全程材料本构关系对SS316L和T225NG合金拉伸试样的颈缩行为进行有限元模拟分析,结果表明:颈缩区两端的载荷-位移曲线、最小截面直径-位移曲线和颈缩区轮廓线的数值分析结果与实验结果吻合良好;对SS316L小曲率半径漏斗试样的载荷-位移曲线的模拟结果也与实验结果吻合良好。还给出SS316L和T225NG合金两种材料的Ramberg-Osgood全程单轴本构模型参数与等效破断应力应变,讨论两种材料单轴拉伸试样破断时颈缩根部横截面的应力分布。     

304不锈钢在室温下非比例应力和应变循环变形行为实验研究

在室温下对304不锈钢进行了多种长短轴比的椭圆形、菱形等非比例循环加载路径下的应力与应变路径形状、路径的应力与应变幅值、平均应变及其加载历史的影响的系统实验．结果表明，材料的循环塑性行为强烈地依赖于应力与应变路径形状、路径的应力与应变幅值及其加载历史。     

倾角与方位角对张北地区光伏发电特性的影响

为使光伏组件获取更多的太阳辐照,需设置合适的倾角和方位角。通过2018年8月份在张北地区记录的辐照数据,计算得到张北地区光伏组件的最佳倾角。设置倾角为0°、30°、60°、90°、120°和150°的光伏组件,记录光伏组件的电压电流数据,分析不同天气下倾角和方位角对发电特性的影响。研究发现,光伏组件在该月的月最佳倾角为18.5°,晴天的日最佳倾角为27.1°,多云、阴天、雨天分别为18.0°、3.7°、0.2°。倾角对于发电特性的影响主要在于光伏组件接收的直射辐照大小,晴天和多云时30°倾角光伏组件的发电量最高,雨天和阴天水平光伏组件的发电量则最高。方位角对于发电特性的影响来源于直射辐照在一天中照射方向的变化,晴天和多云时方位角影响较大,阴天和雨天时影响很小。     

锆合金薄壁细管的单调拉伸与低周疲劳试验研究

利用自行研制的高温夹具完成了Zr-1Nb合金和Zr-4合金薄壁短管试样不同温度下的单调拉伸和375℃下的等幅低周疲劳试验,获得了两种锆合金的单调和循环本构关系及Manson-Coffin寿命估算模型。研究结果表明：Zr-1Nb合金和Zr-4合金的弹性模量、屈服强度、抗拉强度以及应变硬化程度明显下降。随着温度的升高,温度对Zr-4合金的应变硬化程度的影响逐渐减弱;应变速率对Zr-4合金的拉伸性能的影响微弱。在等幅应变循环过程中,Zr-4合金表现为循环硬化,应变幅越低,硬化现象越明显;Zr-1Nb在较低应变幅下表现为循环硬化特性,而在较高应变幅下表现为循环软化。相对于单调拉伸行为,Zr-4合金在不同温度下的循环行为均表现出明显的强化特性。     

一维声子晶体振动带隙的带边模式研究

从一维声子晶体的波动方程出发,选用保持晶格对称性的原胞对声子晶体的能带结构进行解析分析.结果表明一维声子晶体带隙边缘的振动模式与其单个对称性原胞的固有振动模式完全一致,从而对一维声子晶体带隙特性的分析可以简化为对其单个对称性原胞固有模式的分析.研究表明,一维声子晶体中的振动模式是其各对称性原胞固有振动模式相互作用的耦合模式,在带隙边缘由于布拉格散射出现解耦效应,振动模式为解耦的驻波模式,从而与单个对称性原胞的固有振动模式一致.以有机玻璃及铝构成的声子晶体细直梁为例,采用振动试验对其振动传输特性进行测试,试验结果同理论分析结果基本吻合.这为声子晶体复杂梁杆结构的带隙特性研究及减振降噪设计提供了新的、简化的思路.     

两种质量状态下42CrMoA材料疲劳特性研究

本文对两种４２ＣｒＭｏＡ钢低倍点状偏低材料进行了常温等幅低周疲劳与准高周疲劳试验研究,研究表明,两种点状偏状状态的４２ＣｒＭｏＡ钢均具有循环软化特性;２．５级点状偏析提高了材料的单调与循环应力响应,当△ε／２〈１．１７％时,２．５级点偏析给４２ＣｒＭｏＡ材料带来了疲劳安全性,这种安全性随应变幅值的减小而趋增大,在吉疲劳范围,安全储备高达２－３倍,本文基于应力型和应变型疲劳曲线预测能力分析,提出了两     

304不锈钢非比例循环棘轮行为的实验研究

在室温下对３０４不锈钢在非比例循环加载下的棘轮行为进行了实验研究。在圆形、菱形和直线形状的非比例双轴循环加载路径下,研究不同轴向平均应力、等效应力幅值大小及基历史下材料的棘轮行为特征,为了比较,还进行了单轴加载下该材料的循环棘轮行为实验,实验表明,３０４不锈钢的室温非比例循环棘轮行为明显地依赖于加载路径的形状;与单轴循环棘轮行为一样,非比例循环棘轮行为也明显地依赖于轴向平均应力和等效应幅值的大小及