40Cr 钢 的 高 温 蠕 变 行 为

研究了40Cr钢在不同温度和应力水平下的蠕变行为,并根据实验数据绘制得到蠕变曲线.在实验条件下,40Cr钢的蠕变曲线呈现出较长的稳态阶段和较短的减速阶段与加速阶段.并且其蠕变的稳态速率可以用Norton Power规律来描述,蠕变数据符合Monkman Grant关系的一般形式.同时,基于实验数据,建立了40Cr钢高温蠕变的非线性本构方程,并通过最小二乘法确定本构方程中的参数.将该本构方程计算得到的结果与实验数据进行了比较,发现用该本构方程可以较好地描述40Cr钢的蠕变行为.     

小直径钢丝绳常温蠕变性能研究

为探索钢索在常温下的长期蠕变发展规律,开展了两种小直径钢丝绳常温下的长期蠕变试验,获得了1 a的蠕变数据.根据不同时间段钢丝绳蠕变发展的规律,将钢丝绳蠕变过程划分为3个阶段,并通过对试验数据的分阶段拟合和基于黏弹性理论方程的推导获得了适用于对应钢丝绳的蠕变本构方程.利用ANSYS软件建立了精细化的钢丝绳有限元模型,调整参数使模型计算的蠕变应变发展符合试验数据,得到了符合实际蠕变性能的模型.使用此模型计算了不同规格钢丝绳的蠕变应变,验证了蠕变本构方程的准确性.使用蠕变本构方程估算了小直径钢丝绳长期蠕变的水平,指出实际工程中应注意蠕变效应的影响.     

非均匀载荷下厚壁圆筒稳态蠕变应力的计算

根据多维应力下稳态蠕变的基础理论,采用应力函数法推导出一类外边界固定、内边界受非均匀载荷的厚壁圆筒稳态蠕变应力计算公式;分析了不同外内径比K下厚壁圆筒的蠕变应力和应力分布情况,证实最大蠕变应力发生在厚壁圆筒内边界最大受力处,厚壁圆筒的最大蠕变应力随着壁厚的增加呈现出先增加后减小的规律,且当K=1.58时蠕变应力最大。应用所得计算公式,针对工程中油膜轴承衬套因承受油膜压力而发生的蠕变问题进行了蠕变应力解析求解。通过蠕变拉伸试验,得到了衬套内壁材料的诺顿稳态蠕变本构方程,并根据蠕变系数,利用有限元分析软件ANSYS计算了衬套的蠕变应力。最后,比较了上述2种方法得到的蠕变应力,表明文中给出的计算方法与有限元方法所得结果吻合,验证了该解析算法的正确性,从而可以为厚壁圆筒的结构设计和多维蠕变应力解析求解提供理论依据。     

金坛储气库岩盐蠕变特性及其实用本构研究

通过对金坛盐矿储气库岩盐大量的实验发现:在不同应力水平作用下,岩盐的瞬态蠕变变形介于0.1%到2%之间,一般高应力水平作用下的变形量较低应力水平作用下的变形大;试件的稳态蠕变率从0.0023%/h到0.15%/h变化不等,随应力水平的提高,岩盐蠕变率变化十分明显。表明:应力水平越高,瞬态蠕变变形和稳态蠕变率均越大;反之亦然。在分析应力水平与蠕变变形关系实验及理论分析的基础上,结合金坛储气库实际,建立了基于应力水平的岩盐瞬态及稳态蠕变综合本构方程。该本构方程理论计算与实验结果吻合较好,可为金坛储气库运营的稳定性分析提供一定的参考依据。     

镁合金循环蠕变的损伤本构关系

利用MTS809高级材料试验机对镁合金AM50进行了系列蠕变试验,基于微结构和缺陷的分析提出各向同性标量损伤变量,在能量释放率概念的基础上导出损伤变量的演化方程.针对镁合金的循环蠕变强化和回复软化的特点建立内应力演化方程,在不可逆热力学和内应力理论基础上发展了考虑损伤的循环蠕变本构关系.理论分析与试验结果吻合较好,表明所建立的计及损伤的循环蠕变本构模型能够描述镁合金的循环蠕变现象.     

TC11钛合金的高温蠕变实验研究

对TC11钛合金在同一温度(550℃)不同应力水平条件下进行了多组蠕变实验,根据有关流变模型建立了积分型蠕变本构方程和微分型应力应变本构关系,并对由蠕变方程推导的理论结果与实验结果的误差进行了分析.     

包壳管三维力学建模及其变形分析软件开发

燃料棒包壳通常为锆合金制成的圆筒状结构,在堆内复杂的“高温-高压-辐照”作用下因结构蠕变导致坍塌,从而失去其结构功能危害反应堆运行安全。本文基于连续介质力学理论,建立三维包壳结构的控制方程,并开发有限元数值计算软件BINE3D。本软件计算结果与商业有限元软件ABAQUS结果一致。随着辐照时间的增加,包壳管蠕变变形逐渐增加、蠕变变形速率逐渐降低,最终可能导致包壳坍塌。包壳管的初始椭圆度越大,辐照变形的总椭圆度越大。本软件可为包壳的结构设计、安全分析和寿命评估提供指导。     

基于蠕变损伤的P91钢应力-应变本构关系

高温下材料的本构关系和时间相关,可以由高温等时应力-应变曲线表示。对P91钢分别进行高温(600℃)短时拉伸实验,高温蠕变100、500和900 h实验之后的高温短时拉伸实验,以及完整的蠕变断裂实验。结果表明:用高温等时应力-应变曲线描述P91钢高温蠕变损伤后的本构关系极为保守。由此,引入寿命分数参数定义材料的高温蠕变损伤,获得了P91钢发生高温蠕变损伤后材料抗拉强度与蠕变损伤的关系,修正了高温等时应力-应变曲线,建立了基于蠕变损伤的P91钢应力-应变本构方程。     

晶体取向对镍基单晶DD6合金蠕变性能的影响

针对航空发动机镍基单晶涡轮叶片高温服役下蠕变寿命的取向敏感性难题，开展了DD6单晶合金［001］、［011］与［111］3种典型取向在980^oC下的蠕变试验，获得了服役温度下单晶合金的蠕变寿命、伸长率，均为［111］取向>［001］取向>［011］取向；通过对蠕变过程中微观组织演化以及蠕变断裂后断口形貌进行分析，揭示了不同取向下单晶合金的蠕变失效机理；基于晶体塑性理论，建立了DD6单晶考虑取向敏感性的粘塑性本构及损伤方程，能够较好地拟合不同晶体取向单晶的蠕变过程，为单晶叶片的强度分析与寿命预测提供参考。     

EPS颗粒轻质混合土蠕变特性试验研究

利用双联高压固结仪,采用分级加载和分别加载方式,对新型填土材料EPS颗粒轻质混合土的蠕变性进行了对比试验研究,并基于试验结果建立了压缩蠕变本构关系式.试验结果表明:EPS颗粒轻质混合土呈现衰减蠕变特性,不出现急剧流动阶段;压力越大,达到蠕变稳定的时间越长.由蠕变本构关系式计算的蠕变变形与试验数据对比表明,这种蠕变本构关系式总体上能够反映这种新型填土材料的蠕变特性,可应用于工程实践.     

2124铝合金蠕变时效本构方程

在185℃下,对2124铝合金试样进行了200、225和250MPa 3种应力水平下的多组单轴拉伸蠕变时效实验,发现在恒定温度下,实验应力越大,时效时间越长,蠕变行为就越明显;根据蠕变理论和实验曲线,建立了2124铝合金在185℃及不同应力水平下的本构方程;利用SPSS和Origin软件,得到了蠕变本构方程中的常数。蠕变实验数据点和拟合曲线的比较说明,所得的本构方程能较好地描述2124铝合金在185℃及不同应力条件下的蠕变行为.     

天然中等风化泥岩非线性黏弹塑性蠕变模型

天然中等风化泥岩作为灌注桩的桩基承台,其承受混凝土灌注桩传递的长期荷载会发生蠕变,而中等风化泥岩的蠕变过大会对灌注桩承载力有影响,因此需要展开中等风化泥岩蠕变模型的探讨和研究。由于目前大多数蠕变模型对于蠕变的全阶段曲线的描述都不太理想,所以基于西原体,把非线性黏塑性体与西原体串联得到了一种新的模型;继而通过拉式变换得到了一种新的蠕变方程。以新的蠕变方程对中等风化泥岩单轴蠕变的试验数据进行拟合,并对此蠕变方程进行了与时间有关的参数敏感性分析。     

考虑裂隙塑性的岩石非线性分数阶蠕变模型

为了有效地描述岩石蠕变的加速阶段考虑岩石裂隙压密闭合效应,基于分数阶微积分理论,在模型中加入裂隙塑性元件,并引入变截面黏壶和塑性元件并联成一个非线性黏塑性体,建立五元件非线性蠕变模型。推导出模型的蠕变本构方程,并利用该模型对岩石蠕变试验数据进行拟合,确定模型的蠕变参数。结果表明,该模型能够很好地描述岩石蠕变的三阶段,具有合理性和可行性。     

基于损伤力学的砂岩蠕变模型研究与参数辨识

在Burgers模型的基础上,应用损伤力学的原理,通过引入3种不同的损伤变量演化规律,建立了改进Kachanov蠕变损伤模型、应变控制蠕变损伤模型和统计损伤模型,模拟向家坝砂岩三轴蠕变试验,并进行模型参数辨识及参数敏感性分析.3种蠕变损伤本构模型都能够较好地模拟蠕变全过程曲线,且各模型对曲线的模拟有着各自的特点.对比分析各个蠕变损伤模型,说明了提出的3种蠕变损伤本构模型都能够很好地反映砂岩的流变特性,但相比而言统计蠕变损伤模型更具有优势.本文研究为岩石工程的长期稳定性分析提供了理论参考.     

考虑损伤的岩石非线性蠕变模型

蠕变行为广泛地存在于岩石类材料中,并对岩体的稳定性有着重要的影响。因此,对岩石类材料的蠕变行为进行深入的研究是很有必要的。为了更好地揭示岩石的蠕变机制,结合分数微积分理论,建立了一个考虑损伤的蠕变模型。通过推导元件的蠕变方程,得到了整个模型的蠕变本构方程;并基于广义塑性力学理论对此方程进行了三维应力状态下的扩展。结合一系列的煤岩、泥岩和盐岩三轴蠕变实验,对此模型进行了验证。将此新模型的验证结果和西原正夫模型进行了对比研究。结果表明,此模型能够更好地模拟岩石蠕变的全过程,尤其是加速蠕变。     

预蠕变—塑性的本构描述及其实验验证

基于热力学相容的本构模型并合理地定义广义时间标度，得到了描述蠕变，塑性及其交互作用的统一型本构方程。进而通过对蠕变、塑性及其交互作用过程中材料内部子结构及其变化的分析，将材料的强化分解为对应于累积非弹性变形的强化和由蠕变变形导致的附加强化。对对高温环境二维应力路径下３１６不锈钢的预蠕变－塑性变形过程进行了分析，取得了与Ｏｈａｓｈｉ等的实验数据相吻合的结果。     

软粘土蠕变变形对于路基沉降和拓宽工程影响的有限元分析

根据适用于软粘土的由S-CLAY1模型得出的弹塑性模型和由三轴蠕变试验得出半经验半理论的蠕变模型,利用河海大学研制的BCF有限元计算软件对沪瑞高速公路竹城段路基沉降及拓宽工程进行沉降计算分析,并与卢萍珍的计算结果进行了对比,给出了相关工程意见.     

基于固结理论和蠕变模型的软土固结蠕变理论

通过分级加荷的方式对天津滨海新区经过真空预压处理后的软土进行一维压缩蠕变试验.根据试验所得到的成果,在Terzaghi一维固结理论的基础上,用修正的Singh-Mitchell经验蠕变模型建立了一个新的一维固结微分方程.该方程以一维压缩蠕变试验中所获得的土体力学指标作为计算参数,考虑了软土在主固结阶段结束后所产生的蠕变变形.利用该方程对不同深度和不同应力水平下的试样进行固结和蠕变计算,计算结果与试验结果很接近,表明该方程能够充分反映软土的应力、应变和时间的关系,适用于天津滨海新区的吹填软土地基.     

深井冻结壁粘弹塑性力学分析

通过大量的冻结粘土单轴蠕变试验,获得了单轴应力状态下的蠕变曲线及其参数.根据材料在弹性条件下单轴和三轴条件下的应力强度和应变强度关系,建立了三向应力状态下冻土的蠕变本构方程;分析了粘弹塑性冻结壁应力状态及塑性区的扩展规律,推导了不同区域冻结壁应力场和位移场的计算公式,探讨了防止冻结管断裂的措施.