非金属管道损伤的非线性超声导波延时检测定位方法

由于超声导波难以准确检测非金属管道的早期损伤,本文提出了一种非线性超声导波延时方法对非金属管道结构损伤进行测试和定位。基于非线性超声调制机理分析了非金属管道损伤状态,使用同侧非线性超声的混频信号激励方式并根据超声导波传播速度的差异产生激励信号延时,然后在管道损伤处实现混频信号的非线性调制。采用HHT(Hilbert-HuangTransformation)提取混频延时信号的瞬时特征量,并通过分析非线性分量延时分组进行损伤区域检测,实现了对非金属管道裂纹损伤的定位。PVC(Ployninylchloride)非金属管道实验显示,无损伤状态下延时信号分组的标准化基准值为0.518 8;单裂纹状态下延时信号分组标准值为0.593 7,损伤定位相对误差为3.277%;双裂纹损伤状态下的标准化瞬时平均幅值为0.580 1与0.607 3,损伤定位值绝对误差小于4mm。相对于利用小波包络分解的非线性延时定位检测法,实验得到的单裂纹损伤准确度提高了36.4%。结果表明该方法能够对非金属管道裂纹损伤准确定位,并能够检测早期多裂纹损伤。     

氧碘化学激光器腔镜表面缺陷的观察与分析

为了明确氧碘化学激光器腔镜损伤的原因,对腔镜表面的缺陷进行了研究。利用扫描探针显微镜观察了激光器腔镜表面缺陷,分析了腔镜表面微观形貌,讨论了常见缺陷的形状及成因。然后,建立了简化的带污染物腔镜的模型。利用COMSOL Multiphysics软件对环形光束辐照腔镜进行了仿真计算。最后,给出了缺陷大小、功率密度和腔镜表面温度的关系,分析了吸附层对腔镜熔融损伤的影响。计算结果表明:腔镜表面污染物大小不变时,激光辐照的功率密度越大,温度增长越快,薄膜表面越容易出现熔融损伤;腔镜表面污染物半径达到2.3mm时,腔镜薄膜即可出现熔融损伤。另外,吸附层吸收系数增加1%,腔镜最高温度增加约210K。本文所得结论可为分析腔镜损伤原因和制定腔镜更换依据提供参考。     

Fatigue life of multilayer hard-faced specimens

Specimens and the method for experimental evaluation of the fatigue life of multilayer hard-faced metal subjected to cyclic mechanical loading are described. The tests were carried out by three-point bending with cyclic non-zero loading in the centre of the specimen, which reproduces, with certain assumptions, the force loading characteristics of rolling rolls, the rolls of continuous casting installations and other tools and equipment for deformation of metals and alloys which are subjected in service to the simultaneous effect of cyclic mechanical and thermal loads. The proposed method is then used to investigate the durability of the specimens of 40Kh steel, hard faced with PP-Np-25Kh5FMS flux-cored wire with and without a ductile sublayer. The sublayer was deposited using Sv-08A solid wire or the PP-Np-25Kh5MF flux-cored wire. The experimental results show that the deposition of the ductile sublayer with Sv-08A and PP-Np-25Kh5MF wires increases the fatigue life of the deposited specimens 1.3 and 1.6 times, respectively. PP-Np-123Kh1MF wire, which produces a deposited metal with higher mechanical properties in comparison with the Sv-08A wire, results in a higher fatigue life of multilayer hard-faced specimens.     

铁道车辆轮轨接触疲劳的影响因素

随着铁路客货运量的增大和列车速度的提高,使得高速铁路的轨道必然比普通线路具有更高的安全性、可靠性和平顺性,为保证轨道结构的这些要求,轨道各部件的力学性能、使用性能和组成为结构的整体性能都比普通轨道部件高,但在高速铁路轨道上仍然存在很多问题。目前,轮轨接触疲劳是最常见的轮轨问题,国内外许多学者对此做了研究。导致机车车辆轮轨接触疲劳的因素有很多,指出了当下一些常见的轮轨接触疲劳损伤形式,同时对滚动接触疲劳的影响因素进行了简要分析。为了研究疲劳损伤产生、发展的机理和影响因素,通过查阅大量资料,了解了各种常见损伤的产生和发展机理,并总结了在该领域的研究方向与热点,同时指出了当下高速铁路建设中存在的技术难题。结合轮轨接触疲劳的失效形式和磨损的特点,从材料对踏面的影响、高速与重载对轮轨接触疲劳的影响、润滑剂对轮轨裂纹增长的影响等方面,进一步提出预防和减缓钢轨接触疲劳损伤的具体措施。     

破甲/杀伤多用途战斗部结构设计及试验研究

为使战斗部能够打击多种目标,在保持原单兵破甲战斗部的质量、外形结构和破甲威力基本不变的条件下,利用新型薄型波形控制器、半预制壳体和精密破甲战斗部技术,设计了破甲/杀伤多用途战斗部。采用射流垂直穿深试验、射流大间隔靶和破片杀伤试验,研究了改进后单兵破甲弹的射流穿深和破片杀伤威力。结果表明,设计的多用途战斗部在大炸高下使射流侵彻带前挂板加厚度80mm/50°均质靶后,还可穿透不低于3块厚度10mm的Q235靶板。周向杀伤破片能穿透距爆心5~10m处厚度1.5mm的Q235鉴证钢板,破片密度不小于2枚/m2,实现战斗部多功能的打击需求。     

铝合金非承载十字接头疲劳特性

基于结构应力法,计算拉伸疲劳加载时不同几何尺寸的7N01铝合金非承载十字接头的结构应力,并结合疲劳试验数据建立其疲劳失效的主S-N曲线.结果表明,与名义应力法相比,基于结构应力法的主S-N曲线线性相关性更好,能够适应不同几何尺寸十字接头疲劳的计算.进一步分析相同名义应力下,承载板厚度对疲劳寿命的影响,结果表明,接头疲劳承载能力的增加与板厚的增加并非线性关系,随着承载板厚度增加,接头疲劳寿命降低.     

热循环条件下高密度倒装微铜柱凸点失效行为分析

基于圣维南原理,采用全局模型和子模型相结合的建模方针,建立倒装芯片封装的有限元模型.分析热循环条件下微铜柱凸点的应力及应变分布,研究高密度倒装芯片封装微铜柱凸点的失效机理,对关键微铜柱凸点的裂纹生长行为进行分析.结果表明,距芯片中心最远处的微铜柱凸点具有最大的变形与应力,为封装体中的关键微铜柱凸点;累积塑性应变能密度主要分布在关键微铜柱凸点的基板侧,在其外侧位置最大,向内侧逐渐减小,这表明裂纹萌生在基板侧微铜柱凸点外侧,向内侧扩展,试验结果与模拟结果相一致.     

发动机缸盖螺栓疲劳断裂失效分析

通过断口(宏观)形貌分析、微观组织分析、化学成分检测以及硬度测试等手段对SCM435钢发动机缸盖螺栓的疲劳断裂进行失效分析。结果表明,失效SCM435钢缸盖螺栓的化学成分和显微组织合格,硬度符合技术要求。失效样件1的断裂原因为表面脱碳引起的脆性断裂,螺栓断裂部位的表面脱碳层宽为120μm;失效样件2主要是非金属夹杂物所引起的疲劳断裂,近球状的CaS-CaO-Al₂O₃-MgO复合型冶金夹杂物造成了沿晶裂纹。对材料的塑韧性、表面脱碳及非金属夹杂物等指标,提出了改善建议。     

增材制造GH3536合金的高温拉伸及疲劳裂纹扩展性能研究

采用选区激光熔化技术制备GH3536合金试样,经热等静压和固溶处理后对合金试样的显微组织、高温拉伸性能和不同应力比下的裂纹扩展性能进行了分析。结果表明,经热等静压和固溶处理后合金试样内部存在2种不同大小的等轴晶粒,在晶间存在连续片状分布的M₂₃C₆和M₆C碳化物。合金试样的拉伸性能随着温度的升高而不断下降,断裂方式由室温下的韧性断裂转变为900℃下的脆性断裂。在不同应力比下,合金试样的裂纹扩展方式主要为穿晶扩展,裂纹扩展速率随着应力比的不断上升而提高,在高应力比下合金内部的疲劳裂纹更倾向于在取向差较小的晶粒内部扩展。     

搅拌针对FSSW-B接头界面组织与力学性能的影响

铝/镁异种金属复合结构在结构轻量化领域具有极大的应用价值。采用新型搅拌摩擦点焊-钎焊技术(friction stir spot welding-brazing,FSSW-B)对铝/镁异种金属进行搭接点焊,同时与搅拌摩擦钎焊(friction stir spot brazing,FSSB)工艺进行对比,研究焊接工具中搅拌针的存在对接头界面组织与力学性能的影响。FSSW-B接头界面中间层分为明显上下2个部分,上层界面主要为MgZn₂相,下层界面主要为Mg₇Zn₃相;FSSB接头主要为MgZn₂相。接头的断裂模式主要为界面剥离断裂,由于搅拌针的存在,出现了眉状断裂模式。搅拌针的存在提高了接头的抗拉剪性能与疲劳性能,FSSW-B接头的最大抗拉剪力为7600 N,疲劳极限为3366.6 N;搅拌针使抗拉剪性能提升了53.5%,使疲劳性能提升了11.4%;FSSW-B中搅拌针的存在增加了接头疲劳性能的分散性。