不同孔隙度中心受压圆形薄板试样渗透特性试验研究

通过控制砂粒粗细的方法自制不同孔隙度的圆形薄板试样,利用RSM-SY7基桩多跨孔超声波自动循测仪测量其孔隙度值并进行标记。利用自主研发的渗透试验装置,在DDL600电子万能试验机上进行中心受压圆形薄板试样弯曲变形过程中的渗透特性试验;研究孔隙度对圆形薄板试样轴向抗压强度、初始渗透率的影响及其对圆形薄板试样弯曲变形过程中轴向载荷与渗流量出现峰值时间差的影响,并研究圆形薄板试样弯曲变形过程中渗透率的变化规律。研究结果表明:不同孔隙度中心受压圆形薄板试样弯曲变形过程中,其渗透率均在整体上呈现先增大后减小的趋势;试样的孔隙度越大,其轴向载荷峰值Fmax、初始渗透率整体越趋于减小;当试样孔隙度较大时,其弯曲变形过程中轴向载荷F峰值先于流量Q峰值出现,反之,其流量Q峰值先于轴向载荷F峰值出现。     

基于局部法由示波冲击试验对断裂韧性的预测

研究了基于局部法由冲击试验对三点弯曲试样断裂韧性的预测。通过对X65管线钢韧脆转变温度下的示坡冲击及三点弯曲试验，得到示波冲击试验每个试样的能量-时间、载荷-时间、载荷点位移一时间的关系曲线和三点弯曲试验每个试样的断裂韧性值。利用有限元方法分析了示波冲击及三点弯曲试样裂纹尖端的应力场，通过自编程序求出示波冲击试样和三点弯曲试样的材料局部断裂参量，验证了临界成布尔应力符合局部法理论中的双参数成布尔分布，且证明了对本研究的两类试样，临界成布尔应力与试样尺寸和加载形式无关。基于局部法在脆性断裂条件下成功地实现了由示波冲击结果来预测三点弯曲试样的断裂韧性，不仅验证了局部法理论对X65管线钢的适用性，而且证明基于局部法可以通过冲击吸收功来预测和评价材料的断裂韧性。     

基于虚拟仪器的活塞杆弯曲试验测试系统

本文通过利用弯曲试验的试样作为活塞杆,同时还参照标准《GB/T14452-93金属弯曲力学性能试验方法》相关标准,利用了三点弯曲式的试验方式,测定活塞杆中最重要的7个参数,为虚拟仪器的活塞杆弯曲试验测试系统的研究提供了依据。     

弯曲挠度对材料拉伸性能测试的影响

阐述了在相同试验条件对不同弯曲挠度的试样进行拉伸试验,通过拉伸曲线及试验结果对比,找出了不同弯曲绕度及不同弯曲部位对拉伸性能的影响,并提出了对策。     

风机叶片根部连接螺栓的弯曲疲劳试验研究

在叶轮旋转过程中,位于风机叶片根部用于紧固的连接螺栓因受到周期性的弯曲应力而容易疲劳.弯曲疲劳是造成螺栓松弛、损伤甚至断裂的重要原因.本研究以某风电厂2 MW风机高强连接螺栓为研究对象,利用PQ1-6弯曲疲劳试验机开展螺栓试样的旋转弯曲试验研究;通过宏观分析、化学成分分析、显微组织检测及扫描电子显微镜断口微观分析等方法,探究试验过程中螺栓材料的组织演变规律,研究螺栓失效的微观机理及其疲劳损伤的发展过程.结果 表明:在250 N的负荷下螺栓的旋转弯曲疲劳寿命为76200周次;由旋转弯曲疲劳载荷引起的螺栓试样组织演变和疲劳损伤累积呈全域性分布特点,并在螺栓试样材料的不同部位形成了疲劳影响带,且其距离断口越近材料组织的疲劳损伤程度越大;疲劳损伤带由表及里向试样内部扩展;断口处疲劳裂纹从试样表面开始萌生,断裂机理为韧性断裂;螺栓材料中的夹杂物加剧了弯曲疲劳裂纹的集中和扩展,进一步缩短了螺栓的疲劳寿命.     

焊接接头强度不等组配试样的三点弯曲试验

利用模拟焊接接头试样三点弯曲试验的方式,就焊接接头强度组配对其断裂性能的影响进行了研究,结果发现：焊接接头强度组配的不同对其断裂韧性和裂纹扩展驱动力都有不同程度的影响．     

砂岩Ⅰ型断裂的尺寸效应试验研究

通过对尺寸成等比例的砂岩试样进行三点弯曲试验,研究了 Ⅰ 型断裂问题中试样尺寸对砂岩断裂参数的影响.结果表明:随着试样尺寸的增大,名义张拉强度减小,名义断裂韧度和破裂过程区长度增大,三者均为试样尺寸的函数.基于试验结果,引入有效破裂过程区长度cf,建立等效线弹性断裂力学尺寸效应模型,通过理论分析,发现其尺寸效应曲线介于理想脆性和理想塑性材料之间,体现出准脆性材料的尺寸效应特点,并计算得到了不同尺寸试样的破裂过程区长度等断裂参数.为验证该尺寸效应模型在砂岩中的正确性,采用数字图像匹配技术(DIC)测定相应尺寸砂岩试样的破裂过程区长度,测定结果和理论模型计算值相符.     

焊接氢致延迟裂纹的研究

本文采用焊接热模拟高温充氢试样和实际焊接接头试样进行弯曲试验,并用电视录像方法观察和拍摄了氢致延迟裂纹的动态过程,定量地评定了不同材料、不同扩散氢含量和应变量对氢致裂纹敏感性的影响,研究了试样厚度对裂纹形成和扩展的影响。试验结果表明:①焊接热模拟高温充氢试样的弯曲试验方法可以定量评定含氢量和应变量对氢致裂纹敏感性的影响;②厚度为3mm 和5mm 的弯曲试样,裂纹首先在试样内部形核,内部裂纹的扩展领先于表面塑性变形区,所以厚试样的表面塑性变形区并非是氢致裂纹亚临界扩展过程中裂纹前端的塑性区,因而仅从厚试样的表面现象研究裂纹的动态过程是不适宜的。厚度为2mm 的试样表面先裂,裂纹在试样表面裂得快,可以用它来观察氢致裂纹的动态过程;③对试样断口进行了扫描电镜观察,发现随着试样含氢量的增加,IG 增加,QC 的塑性变形痕迹减小,韧窝变细。     

冻融循环作用后花岗岩断裂性能的试验研究

对含有不同初始损伤花岗岩的三点弯曲断裂性能展开冻融循环试验研究,分析了冻融后花岗岩的断裂破坏机理;对试样断裂面的形貌进行了重构,并分析了试样断裂特性随其破坏面的分形维数的变化规律。结果表明:冻融循环作用下,试样的起裂荷载、峰值荷载、断裂韧度有不同程度的劣化,其劣化的程度又随试样初始缝高比的增大而加剧;随着冻融循环次数的增大,试样裂纹的扩展机理由遵循最大能量释放原则转变为遵循最小耗能原理。试样断裂面的分形维数与冻融循环次数呈较好的指数函数递增关系。峰值荷载损伤因子、断裂韧度损伤因子与分形维数变量有着较为显著的幂函数关系;峰值荷载损伤因子、断裂能损伤因子与粗糙度系数增量呈较好的幂函数关系。     

基于约束参数的断裂韧性转化研究

为解决材料在不同约束条件下断裂韧性转换的问题,基于三点弯曲试验过程的有限元模拟,对铁素体钢材的典型材料(低合金高强钢材Q345B)的断裂韧性进行了研究。针对不同约束水平(裂纹的深或浅)的三点弯曲试样建立ABAQUS有限元数值仿真模型,计算获得裂纹尖端断裂韧性J积分值,结合J-A_2方法计算不同裂纹深度的三点弯曲试样的约束参数A_2,研究了弹塑性断裂力学考虑约束效应的断裂韧性转化问题。结果表明,随裂纹长度的增加,约束参数A_2值逐渐增大,深裂纹试样的裂纹尖端处于高约束情况,更容易失效。运用J-A_2方法对不同裂纹深度三点弯曲试样的断裂韧性值进行了转化,转化结果与模拟值吻合良好,误差均在8%以内,验证了J-A_2法在断裂韧性转化中的可行性。     

4Ce-2Y-TZP-20A复合陶瓷的单轴、双轴强度及其Weibull统计比较

对4Ce-2Y-TZP-20A复合陶瓷进行了单轴试样的三点、四点弯曲及圆片试样的双向弯曲试验.用Weibull二参数方程进行统计分析,用最小二乘法估计Weibull参数,利用有效面积概念从单轴试样的三点和四点弯曲数据估算圆片试样的有效面积,两者相对误差约为10％.     

缺口对车轴钢疲劳性能的影响

采用钼丝进行线切割,制作了车轴钢表面缺口试样,运用有限元方法,计算了不同缺口的理论应力集中系数,通过旋转弯曲试验得到光滑试样和缺口试样的疲劳寿命(S-N)曲线,研究了不同缺口应力集中系数下车轴钢的参数变化规律.结果表明,缺口对材料疲劳寿命的影响,不仅仅表现在其S-N曲线相对于光滑试样S-N曲线整体下降,而且不同缺口S-N曲线左段的直线部分斜率也是不同的.     

甘肃黑方台黄土压缩试验研究

以黑方台地区原状黄土为对象,开展不同含水率试样的侧限压缩试验,对比分析了不同荷载下各含水率试样的e-lgp曲线,采用双对数坐标法确定了试样的结构屈服应力,对黑方台原状黄土压缩试验结果进行拟合分析。结果表明:随着试样含水率的增高,其对应的e-lgp曲线呈依次降低的趋势,但15%含水率试样与20%含水率试样对应的e-lgp曲线间具有较大空隙,说明含水率为15%20%是试样结构发生较大变形的临界值;各含水率试样在试验过程中都存在结构屈服应力,天然状态下黑方台原状黄土的结构屈服应力为99 k Pa,但随着含水率增高,其结构屈服应力值持续降低;基于岩土破损力学理论基础建立的数学表达式确定出了黑方台原状黄土材料参数B值为0.011 3,并将模拟结果与试验数据进行对比,得到了较好的拟合结果。     

水泥试样爆炸压裂模拟试验

对常压及施加围压条件下的爆炸压裂进行模拟试验,并对爆炸压裂后的试样取心进行渗透率测定,结合爆破理论对爆炸压裂效果进行分析.结果表明:爆炸压裂后试样整体渗透率提高明显,与常压下形成的裂纹相比,施加围压后裂纹多集中在炮眼附近,且生成的裂纹数量多,但长度较短,并存在不同程度的弯曲,在局部区域还出现了环形裂纹;爆炸压裂后渗透率变化基本符合爆破分区规则,在距离中心孔5～7倍炮眼尺寸的区域内,受宏、细观裂纹的共同影响渗透率增加明显,为原始渗透率的几十倍,中心孔向外,随传播距离加大渗透率增幅逐渐降低,在爆破远区试样受冲击作用不够明显,渗透率变化不大.     

土体强度特性影响因素的试验研究

选取不同孔隙比的天然砂土试样进行排列后,对其在不同固结压力下进行常规三轴试验,重点探讨相同试验条件下,排列对砂土抗剪强度的影响。结果表明:排列情况下的砂和混合情况下的砂,试样的偏应力均随围压的增大而增大;相同围压下,排列试样的偏应力峰值明显高于混合试样的偏应力峰值;排列砂样的内摩擦角要大于混合砂样的内摩擦角。同时,利用kf曲线间接获得了排列和混合情况下砂土试样的抗剪强度曲线,并结合试验结果对莫尔-库伦准则进行了修正。     

TA2板料激光热应力弯曲成形 及其力学性能研究

用HVS-1000显微硬度测试仪、X-350A型X射线应力测定仪,以2.5 kW SM2000SM快轴流CO2激光器对0.6 mm厚的TA2板料进行扫描,按照正交试验理论安排成形工艺参数,研究了TA2板料弯曲成形时主要工艺参数对弯曲角度的影响,以及试样表面残余应力的分布和试样断面上的显微硬度变化。结果表明：正交试验中的4个工艺参数的作用是不同的,按其变化对弯曲变形量影响的大小排序,依次是扫描次数、光斑直径、激光束功率、扫描速度;成形参数对试样表面的残余应力分布也存在一定的影响;试样变形区断面上的显微硬度变化呈现出一定的规律。     

不同加载条件下混凝土冻融循环能量特征

通过对冻融循环后的多组混凝土试样进行单轴压缩以及3点弯曲强度测定,从损伤和能量的角度分析了不同冻融循环次数下试样的破损特征以及能量耗散的变化特点,并由此分析了冻融环境下混凝土材料的损伤劣化机理.研究表明:单轴压缩试验条件下,试样断裂需要吸收外载做功产生的能量会随着冻融循环次数的增加而逐渐降低;3点弯曲试验条件下,试样断裂需要吸收能量较少,断裂能随着冻融循环次数的增加而显著降低.显著的能量耗散使得混凝土材料逐步损伤并最终形成宏观破裂而强度整体丧失,为深入研究冻融环境下混凝土材料的力学性能和断裂特征奠定了理论基础.     

非等厚度四点弯曲试样环向应力理论研究

针对四点弯曲试样标准为等厚度直梁试样,不能真实模拟管件曲梁结构的真实工况,设计了一种外壁为完整的一段圆弧,内壁为一直线段和两段对称圆弧构成的非标准、非等厚度的四点弯曲试样。根据非等厚度的四点弯曲试样结构及其力学模型,推导出了其外壁任意一点环向拉应力与试样加载载荷之间的理论计算公式,建立了该四点弯曲试样的有限元力学计算模型。计算结果表明,文中推导出的理论公式计算出的最大环向应力与有限元法的计算结果误差的绝对值为0.06%~0.33%,几乎没有误差,充分证明了理论公式的准确性,该理论公式为非等厚度四点弯曲的应力腐蚀开裂试验加载参数提供了简便的计算方法。     

用四点弯曲法测定硬质涂层的结合力

本文详细地介绍了四点弯曲试验法测定硬质涂层结合力的方法和原理。对由CVD法在钢基上沉积TiC涂层的试样,进行四点弯曲试验,测定试样初始破坏时的载荷,并建立起计算结合力的公式。计算结果:在钢基上由CVD法沉积的TiC涂层,结合力约为86～119 kgf/mm~2。对结果进行比较和分析,认为:四点弯曲试验法,是对相似基体、同类涂层的结合力进行定量研究的一种可靠的新方法。对试验后的试样,用SEM进行开裂情况分析,探讨其断裂机制,并讨论了影响结合力的因素。从而为开发新材料、制订新工艺提供了依据。     

微动对车轴钢疲劳性能的影响

针对铁道轮轴间微动损伤的特点,设计了能够模拟过盈连接在旋转弯曲载荷下微动损伤问题的试样轴和试样套管.在实物车轴的特定位置切割试样,加工制作了常规疲劳试样和微动疲劳试样,并采用温差法组装微动疲劳试样的轴和套管,然后借助四点旋转弯曲疲劳试验机,通过单点法试验得出了该车轴钢的常规疲劳寿命(S-N)曲线和微动疲劳寿命曲线.结果表明,微动显著降低了车轴钢的疲劳极限,并且微动疲劳试样均在轴套配合的边缘断裂.