基于弹性空间的304不锈钢单轴棘轮的数值模拟

通过室温下单轴棘轮试验研究了304不锈钢的单轴棘轮机理,并建立了相应的迭代方程来模拟材料的单轴棘轮应变。结果表明:304不锈钢的弹性空间-塑性应变关系曲线和背应力-塑性应变曲线同时存在,并都能表明其循环应变强化特性;模拟结果和试验结果吻合较好,证明了从弹性空间-塑性应变关系角度能够合理解释单轴棘轮机理。     

汽车转向拉杆断裂失效分析

某车辆在一次轮侧碰撞事故中,其转向拉杆在与梯形臂连接的螺纹处发生断裂。通过宏观检查、化学成分分析、显微组织分析、断口扫描电镜分析以及建立其力学模型进行稳定计算并综合分析后认为,该拉杆具有早期缺陷。很大程度上降低了其安全系数。在有缺陷的情况下,横拉杆的稳定极限载荷为24．41kN,承载能力较其正常稳定极限载荷50．23kN下降了51．4％。该转向拉杆在此次事故中受到冲击载荷,在横截面积最小处即连接螺纹处发生失稳,最终断裂失效。     

汽车转向横拉杆断裂失效分析

为对事故原因进行仲裁分析,找出横拉杆断裂的真实原因,对发生弯曲断裂的横拉杆从理论及实验等方面进行了系列研究,建立了力学模型,利用有限元软件模拟了含缺陷横拉杆的结构稳定性,并模拟事故的发生过程,考虑了汽车速度及冲击方向对失稳的影响,同时对事故拉杆进行了表面宏观检验、化学成分分析、显微组织分析以及断口扫描电子显微镜分析.结果表明,该横拉杆的材质正常,韧性良好,但具有早期缺陷,事故发生前断裂的横截面上约有1/5的区域已经开裂.而该缺陷与本次事故没有直接的因果关系,事故的直接原因是动态失稳造成转向横拉杆在冲击载荷作用下发生了大变形屈曲.横拉杆的初始缺陷大大降低了其安全系数,通过对比事故横拉杆与正常拉杆临界载荷的数值模拟结果发现,结构稳定性对初始缺陷十分敏感,当初始缺陷达到横拉杆横截面积19.54%时,其临界载荷降低51.3%,与Koiter理论结果极为相似.     

脉动真空灭菌器内腔开裂分析

采用宏观和微观检验、化学成分分析、金相检验和能谱分析等方法分析了脉动真空灭菌器内腔开裂的原因。结果表明：灭菌器在制作过程中加强筋板的焊接造成了内腔存在残余拉应力,灭菌器工作介质高温蒸汽中含有微量的Cl^-在这些因素的共同作用下,引发脉动真空灭菌器内腔表面钝化膜破裂而导致应力腐蚀开裂。并提出了一些可行性建议。     

结构极限承载与微观金相特征的关系

针对承压设备寿命评估和挖潜的重要工程意义,以压力容器典型材料16MnR为研究对象,采用宏观实验、不同变形阶段的微观及磁记忆跟踪检测、有限元数值模拟相结合的方法,从多角度评估结构塑性极限载荷.采用夏比冲击试样,测定0、5%、10%、15%、20%预应变状态下的时效冲击敏感性;对带双边孔缺陷试件进行拉伸试验,实时观察拉伸过程中缺陷处表面金相及磁记忆信号变化,应用有限元进行数值模拟.结果表明:该材料具有优良的延展性,在预应变15%的强化中期,KV2降低了23.1%;结构极限承载与微观金相特征有密切关系,当表面金相出现"沟壑"时,结构局部承受载荷接近材料的抗拉强度,与有限元模拟结果基本吻合;该材料在压力容器实际应用中,承载极限还有很大的挖掘潜力.     

304不锈钢应变强化疲劳寿命的试验研究

不锈钢应变强化压力容器广泛应用到液态气体的储存和运输,研究应变强化不锈钢材料的疲劳寿命对保证该类结构的安全运行具有重要的意义。分别对室温下304不锈钢未预应变强化、10%预应变强化和15%预应变强化三类材料进行了应变控制下的低周疲劳寿命测试,应变幅值变化范围为±0.3%到±0.7%。从试验结果中获得了三种情况下材料的疲劳特性和疲劳S-N曲线,并与ASME BPVC VIII-2等标准进行了对比,发现采用预应变强化疲劳寿命设计曲线进行评价可以提高结构的设计疲劳寿命。