7050超高强铝合金蠕变时效成形行为与性能研究

对7050超高强铝合金进行蠕变时效处理,采用维氏硬度、晶间腐蚀和剥落腐蚀等试验对其力学性能与腐蚀行为进行研究,采用光学显微镜和透射电子显微镜对微观组织进行观察,研究蠕变时效对合金微观组织与性能的影响。结果表明：合金的稳态蠕变速率随温度的升高和应力的增大而逐渐升高,时效温度是影响合金蠕变速率和抗腐蚀性能的主要因素。7050超高强铝合金的稳态蠕变速率与蠕变应力和蠕变温度的关系可以表示为：$ \dot \varepsilon = {e^{12.226}}{\sigma ^{1.66}}{\rm{exp}}( - 120\;536/RT) $。蠕变时效处理后,合金的维氏硬度、抗晶间腐蚀和抗剥落腐蚀性能均得到提高。合金在120 ℃和140 ℃下蠕变时效后,维氏硬度和抗腐蚀性能都保持在较高的水平,160 ℃下合金的维氏硬度和抗腐蚀性能均较低。人工时效后,7050超高强铝合金中的主要强化相为大量弥散分布的η′相,蠕变时效后,晶内和晶界析出相尺寸略有减小,晶界析出相分布不连续,电化学腐蚀速率减小,合金抗腐蚀性能提高。     

压水堆一回路环境中304不锈钢的蠕变特性分析

裂尖结构蠕变应变是核电结构材料应力腐蚀裂纹扩展的主要驱动力之一,为了了解核电结构材料在核电高温水环境下的蠕变特性,本文利用高压釜模拟核电一回路高温高压水环境,对核电结构材料304不锈钢进行了不同应力下的单轴拉伸蠕变实验,基于时间硬化本构模型得出了其在320℃下的蠕变本构方程,并结合ABAQUS有限元分析软件建立了高应力下获取蠕变的数值模拟方法。结果表明,应力和时间对蠕变变形有着很大的影响,蠕变速率在初期很大,随着蠕变时间的延长,由于合金加工硬化现象的产生,导致蠕变速率逐渐减少并趋于稳定;温度一定时,蠕变变形和蠕变速率同样随着应力的增大而增大。利用ABAQUS可以有效获取高应力下蠕变规律的数值模拟方法,研究结果为核电结构材料安全性评定提供了一定的参考作用。     

镍基单晶高温合金蠕变机制研究进展

 叶片在服役过程中主要承受〈001〉轴向的离心载荷，由离心应力导致的蠕变损伤是叶片的主要失效机制之一。基于单晶叶片的典型服役条件，总结了国内外关于高温低应力和中温高应力蠕变变形损伤机制的研究现状，指出深入开展含典型缺陷单晶高温合金蠕变行为、氧化和热腐蚀对单晶合金蠕变-疲劳变形损伤机制影响研究十分必要。     

不同裂纹扩展阶段对SCC裂尖蠕变场的影响

裂尖区域蠕变是核电材料应力腐蚀裂纹扩展的主要驱动因素之一,为研究不同裂纹扩展阶段下SCC裂尖蠕变场的变化规律,采用紧凑拉伸试样建立了SCC裂尖蠕变的有限元模型,以核电常用的奥氏体304不锈钢为研究对象,分析裂尖蠕变以及蠕变对裂尖力学场的影响,同时以裂纹长度的变化表征裂纹扩展的不同阶段,进而研究了不同裂纹扩展阶段下对裂尖蠕变及蠕变率的影响规律,通过ABAQUS数值模拟分析软件计算可得,高蠕变量区域主要集中分布在近裂尖区域,裂纹长度对SCC裂尖蠕变场的影响较大,随着奥氏体304不锈钢裂纹长度的不断增加,裂尖蠕变量以及蠕变率也在不断增加。随着蠕变的推进,到达稳态蠕变阶段时蠕变率均趋向于同一水平,且随时间的继续增加,蠕变率变化不大,同时裂纹扩展速率随着裂纹长度呈现出指数的增加规律,在应力腐蚀开裂初始阶段,裂纹扩展速率较慢,随着裂纹长度的增加,扩展速率越来越快。为进一步研究基于蠕变致SCC开裂的结构安全性评价提供一定的理论参考。     

多孔Cu-Ni-Al合金在熔融碳酸盐环境下的压缩蠕变行为

使用RDL05电子蠕变疲劳试验机,在试验温度为650℃、孔隙率为31.27%和52.97%、应力为0.05,0.1,0.15 MPa条件下,分别对多孔Cu-35Ni-10Al合金在熔融Li2CO3-38%K2CO3环境下进行压缩蠕变试验,获得了多孔Cu-35Ni-10Al合金时间-应变曲线。采用JSM6360LV扫描电镜对样品蠕变前后的显微形貌进行观察和能谱分析,综合考虑熔盐环境、孔隙率大小及载荷大小对材料蠕变性能的影响。研究结果表明,碳酸熔融盐环境、较高的孔隙率和较大的载荷均能加速多孔铜材料的蠕变。当应力超过0.1 MPa时,蠕变速率会出现明显的增大;当应力较小时,腐蚀与载荷的混合作用主要集中在材料的富铜相中。而随着应力的增大,贫铜相也逐渐受到侵蚀并生成圆环状腐蚀产物,但其原始形貌并未改变。另外,在合金材料中,Al元素含量较低处易受到熔融碳酸盐的侵蚀。分析表明,熔盐环境、外加应力、孔洞尺寸及表面元素分布共同决定了该合金的变形机制。     

增强热塑管料管蠕变有限元分析

复合材料在常温、长时间、静载荷作用下就会产生蠕变。应用应力强化蠕变准则,采用隐式蠕变分析方法,对增强热塑料管电熔套筒和钢哈夫之间机械螺纹连接的PE螺纹进行了主蠕变的分析,得到了PE材料在1000小时的蠕变特性。     

在高温及均匀内压作用下球罐的蠕变分析

本文对高温、均匀内压作用下球罐的蠕变变形和应力进行了探讨.根据塑性条件及单向拉伸蠕变试验的数据,导出了稳定蠕变阶段受压球罐的应力、应变及直径扩大量的理论公式,且对不计蠕变变形和考虑蠕变变形时球罐的承载能力进行了计算和比较.     

微量元素Mg对GH698高温合金蠕变疲劳及其交互作用的影响和机制的研究

本文研究指出,微量元素Mg能大幅度地提高GH698合金的蠕变断裂时间及断裂塑性,在不明显影响最小蠕变速率条件下延长蠕变第二和第三阶段的持续时间。Mg对高温1Hz下的拉压对称疲劳无影响,但一旦存在疲劳蠕变交互作用,Mg的有利作用就显示出来了。AES分析了Mg在蠕变过程中行为,在无应力条件下晶界偏聚的Mg,在蠕变应力作用下,晶界Mg偏聚先均匀化,再向蠕变孔洞富集,同时有减少S偏聚的倾向,导致减慢蠕变孔洞长大速率,延长蠕变第二和第三阶段。     

考虑蠕变的约束钢梁抗火性能分析方法

高温和荷载共同作用下钢材产生明显的蠕变变形,对钢结构在火灾下的变形和受力性能产生较大的影响。在约束钢梁抗火性能分析中考虑蠕变的影响,引入钢材的高温蠕变模型,通过考虑蠕变产生的钢梁截面应变,建立考虑钢材高温蠕变影响的约束钢梁分析理论,并利用MATAB编写了计算机程序。采用该程序计算了火灾下约束钢梁的约束轴力和跨中挠度,计算结果和试验数据吻合较好。采用验证后的程序进一步分析了蠕变对简支钢梁和约束钢梁抗火性能的影响。研究表明:提出的分析方法可以准确考虑蠕变对钢梁抗火性能的影响;蠕变效应对简支钢梁耐火极限影响较小,而对约束钢梁影响较大。     

基于应力和时间双重影响下岩石蠕变模型研究

为了更好地描述岩石蠕变的全过程和表征加速蠕变阶段的变形特性,研究岩石蠕变力学机理并引入弹塑性损伤体,改进广义开尔文蠕变模型,进而构建1个可反映岩石加速蠕变变形特征的弹塑性损伤体蠕变模型,并提出一种确定蠕变模型参数的方法;通过室内三轴蠕变试验计算出不同时间和应力作用下的蠕变参数,分析不同应力作用下蠕变参数与时间关系,揭示蠕变参数劣化的实质和岩石蠕变变形破坏的机理。研究结果表明:当岩石的体积压缩状态转化为扩容状态后,体积模量的绝对值随蠕变应力增大而减小,且随应力水平增大以及时间推移,岩石的蠕变扩容效果越来越明显;而损伤影响程度系数反映了在蠕变变形过程中岩石内部损伤程度,当损伤影响程度系数增大时,岩石内部的损伤程度以及岩石的加速蠕变变形也越大;通过分析蠕变参数在时间作用下劣化规律,验证了该方法是合适可行的,且建立考虑应力和时间双重影响的蠕变模型,也较好地模拟了岩石从衰减蠕变到加速蠕变的变形全过程,同时更加准确地反映了岩石的衰减和稳定蠕变阶段的蠕变特性。     

复杂环境下软岩蠕变特性试验研究

对处于复杂环境下深部页岩蠕变特性进行试验研究,考察了在温度-应力-化学三场耦合作用下深部页岩蠕变特性的温度效应和pH值化学效应,并探讨了作用机理。研究结果表明,深部页岩的温度效应和pH值化学效应是明显的,而且pH值化学效应比温度效应更为显著;温度越高,页岩蠕变特性越明显,试验结果对当地煤矿井下的安全生产有参考价值;pH值越高,其蠕变特性越显著。     

温度对平流层飞艇囊体材料蠕变性能的影响

蠕变是长航时平流层飞艇囊体材料的重要性能指标,对飞艇在长时间飞行中结构的稳定性具有重要意义。受限于蠕变试验设备及方法,飞艇囊体材料一般只进行常温的蠕变试验。为研究温度对平流层飞艇囊体材料的蠕变性能的影响,利用可控温的持久蠕变性能测试仪,将蠕变试验温度分别设置为-50、23、60℃,通过持久蠕变试验方法测试不同温度状态下平流层飞艇囊体材料的蠕变性能,计算了囊体材料的蠕变应变并给出了相应的蠕变曲线,分析了温度对平流层囊体材料蠕变性能的影响。结果表明:承力层为Vectran纤维的平流层飞艇囊体材料具有较低的蠕变率;相同应力状态下,蠕变的性能随温度而变化,温度越高,蠕变量越大,蠕变速度越快。可见温度对囊体材料的蠕变量和蠕变速度有明显的影响,在平流层飞艇的设计和分析中需将其作为参考指标。试验方法为平流层飞艇囊体材料的蠕变性能测试提供了新的试验途径,试验分析结果可应用于平流层飞艇的设计和囊体材料的研究,具有一定的工程应用价值。     

徐变效应的位移分析法

位移法分析超静定结构徐变效应的关键是求单元的徐变固端力.本文根据徐变分析的力法和虚功原理,推导出杆系结构一次加载的单元徐变固端力计算公式,发现单元的徐变固端力是杆件的徐变系数和弹性杆端力的函数。根据推导出的公式,用FORTRAN语言编制了结构徐变分析的位移法计算机程序,并对一个框架算例进行了徐变分析.结果表明,结构各部分的浇筑时间差和持荷时间对结构的受力和变形影响很大,在实际工程设计中不能忽略徐变对结构的影响.     

混凝土扭转剪切徐变试验方法及其应用

为研究大跨径混凝土梁桥在长期变形分析时剪切徐变的影响,针对剪切徐变系数的取值问题,提出一种基于扭转的剪切徐变试验装置和测试方法,并开展三组混凝土试件的剪切徐变试验研究;获取375 d的徐变系数曲线,利用现行规范模型的参数修正,对剪切徐变的发展规律进行分析,并通过有限元对结果进行验证.研究结果表明:基于扭转的剪切徐变试验装置可对构件进行有效加载;通过扭转剪切得到的徐变系数计算公式可用于试验数据分析;C30混凝土试验剪切徐变终极值为规范轴压徐变终极值的2.26～2.63倍,剪切徐变在受荷早期的发展低于轴压徐变,但后期逐步加速;受扭构件等剪切影响显著的结构徐变计算应考虑剪切徐变效应.     

基于围压增量的损伤砂岩三轴蠕变试验

为研究岩石峰后轴向与径向蠕变特性,采用MTS815岩石力学试验系统,进行了三轴压缩下红砂岩峰后蠕变试验,获取了不同性态的峰后轴向与径向蠕变曲线,探讨了岩石峰后轴向与径向蠕变特征,研究了损伤程度、围压增量对峰后轴向与径向蠕变特性的影响规律.试验结果表明:岩石峰后轴向与径向蠕变曲线主要由等速蠕变阶段和加速蠕变阶段组成,峰后径向蠕变特征相比轴向蠕变特征更显著;轴向和径向蠕变量与损伤程度呈正相关,径向蠕变相比轴向蠕变对损伤程度的敏感性更高,损伤程度的变化对径向蠕变的影响程度更强;施加围压增量,轴向与径向蠕变速率大大降低,蠕变失稳时间延长;围压增量对径向蠕变的影响明显强于轴向蠕变,工程实践中应重点控制围岩的径向变形.     

桥面板徐变对曲线组合梁桥剪力钉受力性能的影响

钢-混组合梁桥中桥面板与钢主梁通过剪力键连接,混凝土板徐变效应会对剪力键内力产生影响。为探究这种影响,本文以某座钢-混组合曲线梁桥为背景,使用ANSYS建立精细化实体有限元模型,按金属蠕变原理模拟混凝土板徐变效应,在考虑施工阶段的基础上研究混凝土板徐变效应下剪力钉的力学行为。研究表明：钢纵梁处剪力钉横桥向徐变内力约为顺桥向2.0倍,但徐变内力变化趋势均相同即每跨跨中向两侧支点逐渐递增,徐变内力极值均出现在支点湿接缝附近剪力钉上。钢横梁剪力钉横桥向、顺桥向内徐变内力均由横截面中线向两侧逐渐增加,但受“弯扭耦合”影响,横梁内、外侧剪力钉徐变内力相反。徐变影响下全桥剪力钉顺桥向徐变滑移分布较横桥向更加均匀,绝大多数剪力钉顺桥向徐变滑移量仅为横桥向的30%~50%。混凝土板徐变效应对剪力钉内力影响随时间的增加而减弱,内力影响最大是成桥初期3个月;增加混凝土板预制龄期可显著降低成桥时剪力钉的徐变内力,推荐采用龄期为180d的桥面板,并计入10年徐变效应可满足工程要求。     

高强度Q460钢高温蠕变性能

为了研究高强度Q460钢的高温蠕变对钢结构抗火性能的影响,采用高温蠕变试验装置测试了高温下高强度Q460钢材在不同应力水平下的蠕变应变随时间的变化曲线.根据试验数据,在现有蠕变模型的基础上拟合了高强度Q460钢材的高温蠕变模型.在有限元结构分析中引入钢材高温材料力学性能和蠕变参数,分析了考虑高温蠕变后轴心受力Q460钢柱的抗火性能.研究表明,高强度Q460钢材在高温和应力作用下具有明显的蠕变变形,在同一温度和时间下,蠕变应变随应力水平的提高明显增加;考虑蠕变效应后,在标准(ISO-834)的升温条件下,钢柱的耐火极限明显降低;在恒定温度下,钢柱的极限承载力随着时间的增加急剧降低,因而结构的抗火承载力设计需要考虑受火时间的影响.     

大跨度公路隧道长期稳定性数值模拟

采用FLAC软件,应用黏弹性理论,对韩家岭大跨度公路隧道开挖进行了蠕变效应模拟,并对其长期稳定性进行分析.计算结果表明,隧道开挖完成后围岩变形将经历较长一段时间的蠕变变形期后逐渐趋于稳定,拱顶蠕变效应最大,其次为拱脚→底板→墙腰,这与现场实测结果相一致,说明拱顶处不仅应作为大跨度公路隧道开挖过程分析时的重点,也应作为长期蠕变分析时的重点.所得计算结果和有关结论弥补了我国在大跨度隧道分析方面的空白,可为隧道设计及施工提供重要参考.