基于工业CT图像的材料疲劳寿命预测

工业CT(industrial computer tomography,ICT)是在无损伤状态下得到材料断层的二维灰度图像,以图像的灰度来分辨被检断面内部裂纹的萌生、扩展情况.在分析材料的工业CT图像基础上,提出了一种疲劳寿命预测方法.首先将裂纹的萌生、扩展过程分为显微尺度细观裂纹、CT尺度裂纹和宏观裂纹3个阶段;然后采用不同的裂纹萌生、扩展标准对材料疲劳寿命进行预测;最后相加各阶段预测寿命,得到材料疲劳寿命.与疲劳累积损伤理论法、名义应力法等方法相比,该方法预测的材料疲劳寿命具有较高的精度.     

喷丸对渗碳件接触疲劳及裂纹萌生扩展的影响

通过一系列试验表明,渗碳后喷丸可使接触疲劳强度提高,在低接触应力下接触疲劳寿命明显增加。对接触疲劳裂纹萌生。扩展至失效全过程所进行的连续追踪观测发现,裂纹萌生于渗碳过渡区;渗碳喷丸后比未喷丸的裂纹萌生寿命增加,扩展速率减小;由钢丸坑连接而成的浅小裂纹为非扩展裂纹;在喷丸影响区,裂纹扩展不同于未喷丸试件,即主裂纹平行于表面扩展;分叉裂纹发生再次分叉向下扩展,从而使裂纹扩展后期速率减小。     

中碳钢疲劳短裂纹萌生与扩展特性

试验研究了不同热处理状态的３５＃钢试样表面疲劳短裂萌生与扩展特性。结果表明：微结构尺寸及其分布特性对短裂纹萌生与扩展行为有较大影响；短裂纹萌生与扩展寿命可用Ｗｅｉｂｕｌｌ分布定量描述。     

基于夹杂-细晶粒区-鱼眼疲劳失效的超长寿命预测模型

本文旨在研究夹杂-细晶粒区-鱼眼诱发疲劳失效的超长寿命预测模型.基于Cr-Ni-W合金钢疲劳试验结果,结合局部应力-寿命法和位错-能量法,分别构建了局部裂纹萌生寿命模型(LCIL)和考虑夹杂及细晶粒区影响的裂纹萌生寿命模型(IFCIL),并与Tanaka-Mura模型(T-M)进行了对比分析.其次,分别对细晶粒区内的小裂纹扩展行为和细晶粒区外鱼眼内的长裂纹扩展行为进行建模,最终形成了包含裂纹萌生和扩展在内的全寿命预测模型.结果表明,考虑夹杂及细晶粒区影响的裂纹萌生寿命模型(IFCIL)有较高的预测精度;对应细晶粒区的裂纹萌生寿命几乎等同于全寿命;裂纹扩展寿命仅占据全寿命很小的一部分;预测结果全部处于2倍偏差以内,即全寿命模型可有效地用于夹杂-细晶粒区-鱼眼诱发失效的超长寿命预测.     

中碳贝氏体钢滚动接触疲劳的裂纹萌生

为了优化中碳贝氏体钢支承辊的磨削换辊工艺,研究了其接触疲劳时的裂纹萌生和扩展。在JPM-1B型接触疲劳试验机上测定了水润滑条件下的接触疲劳失效寿命曲线,并以裂纹沿平行表面方向扩展为判断标准,通过解剖试样的方法测定了裂纹萌生寿命曲线。结果显示两条曲线均在最大接触应力为0.86GPa处发生弯折,裂纹萌生寿命约为失效寿命的70%～80%。在扫描电镜下对试样观察发现:当接触应力较低时垂直裂纹占主导地位,而接触应力较高时棘齿裂纹占主导地位。这两种裂纹都具有一般短裂纹的特点。     

不同应力下7B04铝合金的疲劳断口

采用金相、电镜扫描显微技术对不同应力下铝合金的疲劳断口显微组织进行分析和对比研究,揭示该合金疲劳裂纹萌生与扩展的微观特征。研究结果表明:疲劳裂纹一般在材料表面或近表面处萌生,与表面的距离随加载应力升高而减小,在应力为285MPa时裂纹于距表面约250μm处萌生,而在430MPa时裂纹萌生于材料表面;在裂纹源附近观察不到疲劳辉纹,且加载应力越高,这个区域的面积就越小,而裂纹扩展区的疲劳辉纹间距随应力的增大而增大;裂纹形成后,微裂纹沿着与应力轴呈45°角的最大切应力方向向纵深扩展,然后转向与拉应力轴正交的方向扩展,最后瞬断,且随着应力的增大,断口上疲劳裂纹扩展区的面积减小,瞬断区的面积增大。     

镍基高温合金GH4049高温疲劳小裂纹扩展规律的试验观察

对镍基高温合金GH4049在不同载荷与不同温度下疲劳小裂纹萌生和扩展进行了试验,利用复型技术和光学显微镜观测了裂纹尺寸演化全过程,发现高温疲劳损伤是一个多裂纹系统,且损伤起始于晶界,寿命前期是以裂纹萌生为主的均匀损伤,后期则为以裂纹扩展、合并为主的局部化损伤。     

XCQ16和20Mn2车轴用钢疲劳失效的微观机理

利用扫描电镜(SEM)对XCQ16和20Mn2两种车轴用钢疲劳断口和裂纹扩展断口进行分析,研究疲劳失效过程中的裂纹萌生及扩展机理.结果表明:裂纹均是从试样表面萌生,非金属夹杂和位错是主要的萌生机制;XCQ16钢在疲劳断口中部区的裂纹闭合效应大于20Mn2钢,裂纹扩展较慢;两者在裂纹扩展区的扩展机理不同,XCQ16钢属于塑性断裂,20Mn2钢属于解理断裂;在非金属夹杂上,XCQ16钢多含氧化物和硫化物的混合夹杂,20Mn2钢主要是氧化物夹杂,混合夹杂对材料的疲劳性能影响较小.     

16MnR钢中微裂纹的萌生及扩展

用宏观与微观相结合的方法,研究16MnR钢在低周疲劳下微裂纹的萌生与扩展规律。试样上分别钻有40—200μm的微孔,研究了微裂纹启裂、扩展和微缺陷尺寸对疲劳寿命的影响。结果认为,孔边裂纹启裂机理有两种方式:滑移带启裂和疏松带启裂。前者是由剪应力起主要作用,后者是正应力起主要作用。而滑移带的局部性和裂纹开叉是低周疲劳下微裂纹的两大典型现象。且微缺陷尺寸对疲劳寿命有显著影响,该影响随应力水平的增加而减小。     

表面小裂纹热锻模的疲劳寿命分析

基于材料自由表面特性并考虑微观结构非均匀性,根据金属疲劳裂纹萌生的微细观过程理论,建立材料表面塑性应变分布模型。由于局部塑性变形在萌生可分辨疲劳小裂纹的循环周次中占主导地位,本文将局部应力应变法应用于热锻模表面小裂纹扩展分析,选取表面最大塑性应变作为出现热机械疲劳裂纹的预测依据,计算的热锻模使用寿命与实践结果相吻合,能基本预测热锻模寿命。该模型为表面强化工艺能提高热锻模的疲劳强度提供了理论依据。     

河惠莞高速公路佳龙嶂隧道浅埋段围岩变形分析

通过对河惠莞高速公路佳龙嶂隧道冲沟浅埋段在隧道成型后围岩的位移进行现场监测,分析浅埋隧道在开挖过程中围岩的变形情况.结果表明:浅埋隧道开挖后围岩的变形通常可分为加速变形、等速变形和缓慢变形3个阶段;掌子面的推进将对后方约40m范围内的周边围岩变形产生持续影响.     

水泥基材料封存二氧化碳评价方法研究进展

二氧化碳与新拌混凝土或再生混凝土骨料等水泥基材料反应会生成热稳定性的碳酸钙,该方法不但能使新拌混凝土快速获得强度以及提高再生混凝土骨料的强度,还能封存二氧化碳.综述分析了国内外相关文献对水泥基材料封存二氧化碳的理论方法、试验方法和经验模型等的研究进展,以期为准确度量水泥基材料封存二氧化碳提供较为全面的参考依据.     

黑水县俄瓜热十多沟泥石流运动特征及堵溃分析

通过计算黑水县俄瓜热十多沟泥石流运动参数,分析震后泥石流运动与堵溃特征、成因,为合理选择治理方案提供依据.计算表明,主沟流速为4.2~9.4m/s,峰值流量279.55m^3/s.该区域泥石流发生的主要成因由于泥石流流通过程中发生堵溃,堵溃之后泥石流流量急剧增加,具有迅速扩大效应.针对该沟泥石流现状,提出了合理的治理方案,并达到了预期的治理效果.     

ZnO光催化剂的制备及改性方法的研究进展

作为一种半导体功能材料,ZnO具有低毒、原料廉价、易制备及改性等突出特点.由于ZnO禁带较宽、载流子复合率高,在太阳光照射下的催化活性并不高,需要采用相关技术对其进行科学改性.目前,如何采用科学方法进行ZnO光催化剂的制备与改性一直备受科研人员的关注.通过制备方法的改进、元素掺杂、半导体复合及模板剂的引入等技术手段均可以提高ZnO的光催化活性.分析了ZnO光催化的机理、ZnO的制备方法以及掺杂、复合等提高其光催化活性的方法,旨在为今后进一步拓展ZnO光催化材料的研发及应用提供新的思路.     

碱改性粉煤灰对废水中铬离子吸附性能研究

以碱改性粉煤灰为原料对含铬废水进行吸附处理,研究单因子pH值、温度、粉煤灰的用量、震荡时间4个因素对吸附效果的影响,并对其吸附动力学进行拟合.结果表明,当pH值为9,温度为25℃,碱改性粉煤灰用量为6g/L,振荡时间为60min时,铬离子的去除率高达99.8%.经过动力学拟合发现,碱改性粉煤灰吸附行为符合拟二级动力学模型,属于化学吸附.     

基于多智能体系统仿真的最短路径规划

针对有向图最短路径问题,提出了通过多智能体系统仿真的方式求解有向图最短路径的方法.首先,把有向图中的节点、边都建模为智能体对象;其次,设计机器人智能体从源点沿有向边移动对节点实现遍历,利用机器人智能体的自我复制能力和边断开能力实现对节点的并行访问并保证任何节点最多被访问一次;最后,利用Anylogic开发多智能体最短路径仿真系统进行方法验证.仿真结果表明,多智能体最短路径仿真系统能快速找出有向图最短路径,算法时间复杂度与Bellman-Ford算法相同.     

掺聚丙烯纤维和矿渣的再生混凝土性能研究

为研究纤维和矿渣对再生骨料混凝土性能的影响,选择聚丙烯纤维和矿渣作为外掺料,系统研究再生骨料掺量、外掺料掺配方式及含量对再生混凝土力学和收缩性能的影响规律,并借助SEM扫描电镜,着重分析纤维和矿渣复合改性材料对再生混凝土的微观改性机理.结果表明:掺加矿渣后,混凝土早期力学性能影响不大,后期略有提高,而混凝土吸水率和收缩性能改善显著;掺加纤维不仅可以显著提高再生混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度和抗弯拉强度等力学性能,对吸水率和收缩性能也有显著改善;掺加纤维和矿渣复合改性材料可显著改善混凝土各项物理力学性能.     

层状岩体隧道围岩稳定性的数值模拟分析

层状围岩中隧道开挖会引起非对称大变形现象,导致钢拱架扭曲、二衬开裂等工程问题。针对该问题,以四川省道219线改建工程海子山隧道为工程背景,在对该隧道围岩形变规律调研的基础上,建立基于块体离散元理论的数值模型,对层状围岩地层隧道稳定性进行数值分析。研究结果表明:隧道围岩大变形主要发生在以板岩为主的软弱岩层中,围岩的变形受层理面影响,表现出显著的非对称形变特征;当层理面与掌子面交线的视倾角等于0°时,层理面倾向角对围岩位移场及其破坏形态无影响。围岩侧压力系数λ=1、λ>1以及λ<1时,围岩的破坏形态分别受层理面、主应力方向、层理面与主应力方向共同控制;当视倾角等于90°时,围岩形变特征及其破坏形态在不同层理面倾向角的影响下存在4种模式。当视倾角不等于上述特殊情况时,在不同层面倾向角的影响下,围岩的变形特征及破坏形态存在8种模式。     

基于Fluent的射流喷嘴结构设计与优化

合理地选择射流喷嘴参数,实现天然气水合物的固态硫化开采,是促进天然气水合物商业化采掘的关键因素之一.利用Fluent软件建立不同结构参数的单喷嘴流场湍流模型,仿真分析了5种不同结构尺寸的喷嘴对水合物射流破碎的影响,并通过正交试验对单喷嘴结构参数进行优化.仿真结果表明:喷嘴出口处带有扩散角时有利于利用水射流的能量,达到良好的射流破碎效果;最优的喷嘴结构参数为,入口直径D=2.0mm,过渡段直径d0=0.8mm,过渡段长度l=4mm,收缩角α1=24°,扩散角α2=10°.     

釉原蛋白诱导氟基硅酸钙仿生矿化牙齿性能研究

牙组织修复与再生一直是医学亟待解决的问题.采用氟基硅酸钙生物陶瓷材料对牙齿进行仿生矿化修复,在模拟仿生矿化液中,对酸蚀的牙齿进行处理,在釉原蛋白诱导下进行矿化,构建仿生牙组织结构.矿化层的性能表征结果显示,釉原蛋白诱导氟基硅酸钙能在牙釉质表面形成仿生矿化层,且较单一的氟基硅酸钙诱导形成磷灰石矿化层更加致密,力学性能更加优异,且晶粒有序排列,沿着一定方向定向生长,形成类似于骨及牙齿的纳米磷灰石晶粒结构,具有较好的生物相容性.