高温复合载荷下钛合金微动疲劳特性的研究

实验研究了多个参数对钛合金与不锈钢摩擦副微动疲劳寿命和微动摩擦系数的影响,结果表明,较低的拉应力下,微动疲劳寿命显著降低,其最大降低其最大降低对应的接触应力,微动副具有最大的摩擦功耗,微动疲劳寿命随温度非线性：从室温－200℃,随温度增加而降低;随后反而增加,300－500℃持续降低,复合载荷下,低周幅值不变,增加高周荷的幅值,微动疲劳寿命随幅值比的增加而降低,最初,摩擦系数随循环参数增加,随后降低并趋于稳定,高温下由于形成润滑性氧化物而大幅度降低,微动幅度小于临界值时,摩擦系数随微动幅度的增加线性增加,然后保持常值,摩擦系数和正压力间的关系满足f＝2．691－0．409lnσN,从5－45 μm时,摩擦系数从0．2增加到0．8。     

钛合金表面阻燃隔热复合功能涂层力学性能研究

该文采用微弧脉冲离子表面改性技术与高能等离子喷涂工艺制备了具有阻燃特性的TiZrNiCuBe非晶结构改性层和具有隔热特性的YSZ隔热一体化复合功能涂层.研究了该复合功能涂层的阻燃特性、隔热能力、结合强度等关键性能,重点研究了该复合功能涂层对钛合金基体的室温和高温拉伸性能、高温拉伸持久性能、高温拉伸蠕变性能及高周疲劳性能等力学性能的影响.结果表明：采用微弧脉冲离子表面改性技术与高能等离子喷涂工艺制备的TiZrNiCuBe阻燃和YSZ隔热复合功能涂层,与钛合金基体的结合强度较高,达到37.6 MPa;在750 ℃仍然具有显著的阻燃效果,而未涂敷阻燃隔热复合功能涂层的钛合金在350 ℃就发生“钛火”燃烧现象;600 ℃时的隔热温度达到70 ℃,能满足无人机尾喷管使用要求.TA32钛合金沉积阻燃改性层后,与TA32钛合金相比,室温抗拉强度下降2.7%,550 ℃高温抗拉强度提高0.9%,550 ℃/350 MPa高温拉伸持久寿命下降8.5%,550 ℃/300 MPa高温拉伸蠕变伸长量提高2.5%,高周疲劳寿命下降25%;TA32钛合金沉积阻燃改性层再喷涂隔热涂层制备的阻燃隔热复合功能涂层后,与TA32钛合金相比,室温抗拉强度下降12.9%,550 ℃高温抗拉强度下降12.7%,550 ℃/350 MPa高温拉伸持久寿命下降39.7%,550 ℃/300 MPa高温拉伸蠕变伸长量提高32%,高周疲劳寿命下降24%.因此,采用微弧脉冲离子表面改性技术与高能等离子喷涂工艺制备的TiZrNiCuB阻燃和YSZ隔热复合功能涂层,对于TA32钛合金基体的室温和550 ℃的抗拉强度影响不大,但对高温拉伸持久、高温拉伸蠕变和高周疲劳性有较大的不利影响,特别是降低了钛合金基体的疲劳性能.     

燕尾榫连接结构低周微动疲劳寿命预测

在低周疲劳寿命预测方法中,通过引入摩擦功因子,考虑微动作用对构件疲劳寿命的影响,对传统的名义应力法进行改进,以用于构件的低周疲劳寿命预测.针对燕尾榫连接结构,采用有限元技术求解接触问题,获得结构接触应力及接触状态量的分布,并预测裂纹萌生的位置.进一步应用该位置处的应力场和接触状态进行结构的寿命预测,通过燕尾榫连接结构的低周微动疲劳试验,获得了寿命预测模型中的相关参数.最后采用相关文献中的试验结果对该模型进行了验证.     

拉伸装夹对TC4钛合金铣削表面质量的影响

在TC4钛合金铣削过程中采用拉伸装夹技术强化表面质量。建立平面应变的残余应力形成模型,分析了拉伸装夹改变加工表层残余应力的机理。采用单向机械式拉伸夹具在HSM-600U型五轴超高速加工中心上进行了拉伸装夹铣削试验,铣削速度从38m/min到566m/min,拉伸装夹力从0到6330 N,其他加工条件保持不变,测量了加工表面粗糙度和表层残余应力分布, 讨论了拉伸装夹对加工表面质量的影响,实验结果表明,拉伸装夹基本不影响表面粗糙度,但可以大大提高加工表面残余压应力并增大残余压应力层的厚度。     

基于UG的叶轮疲劳分析

本文利用UG NX8.5高级仿真的静力学解算模块,以水泵叶轮为分析对象,依次创建有限元模型和仿真模型,计算出该模型的应力和应变响应值,并以此值作为疲劳分析的名义值,通过创建耐久性分析方案,施加疲劳载荷变量,计算出结构疲劳寿命。     

温度与氯盐作用下温拌沥青混合料疲劳寿命研究

为掌握温度与氯盐侵蚀作用对温拌沥青混合料疲劳寿命的影响,采用不同浓度氯盐溶液对温拌沥青混合料试件进行不同温度条件下冻融循环,进而进行劈裂疲劳试验测试其疲劳寿命变化规律。结果表明:温拌沥青混合料疲劳寿命随氯盐浓度的增加、冻融循环温度的降低或冻融循环次数的增加而降低,其中在温度方面其下降到-10℃后疲劳寿命下降速率加快,在冻融循环次数方面其超过5次后疲劳寿命下降速率加快;氯盐浓度、冻融循环温度和冻融循环次数均对温拌沥青混合料疲劳寿命有显著影响,且氯盐浓度影响程度最大,而冻融循环温度和冻融循环次数影响程度相当。     

表面形变强化层疲劳裂纹扩展抗力的研究

通过采用薄板轧制工艺,获得不同变形量而残余应力趋于零的试样,分离了应力强化和组织强化,通过疲劳裂纹扩展试验,探讨了组织强化对疲劳裂纹扩展的作用。结果表明无残余应力作用时变形组织也可提高疲劳裂纹扩展抗力,相同△Ｋ下,Ｈ６２的ｄＣ／ｄＮ低于Ｔ２,且两者的ｄｃ／ｄＮ均与Ｈｖ关系不大,表现出对ε一定范围不敏感的特性。     

表面形变强化层疲劳裂纹扩展抗力的研究①

通过采用薄板轧制工艺,获得不同变形量而残余应力趋于零的试样,分离了应力强化和组织强化,通过疲劳裂纹扩展试验,探讨了组织强化对疲劳裂纹扩展的作用。结果表明：无残余应力作用时变形组织也可提高疲劳裂纹扩展抗力,相同ΔK下,H62的dC/dN低于T2,且两者的dC/dN均与H     

不稳定交变应力作用下的疲劳可靠度

本文讨论了在计及疲劳累积损伤时,不稳定交变应力作用下的可靠度计算问题。文中在考虑疲劳累积损伤时,采用的是一种能较方便地反映交变应力水平及应力作用顺序的非线性模型。     

含相互作用裂纹海洋立管疲劳寿命数值分析

采用ANSYS有限元软件计算含不同尺寸裂纹的海洋立管在内压和波浪力共同作用下的疲劳寿命,分析了海洋立管的疲劳寿命随裂纹几何参数的变化规律.发现对于深度a=5mm长度变化的裂纹,海洋立管的疲劳寿命随着裂纹夹角的增大逐渐减小;当裂纹之间的夹角从10°增加到50°时,疲劳寿命随裂纹长度的增加而减小的程度趋于平缓,即两裂纹之间的夹角对海洋立管疲劳寿命的影响随着裂纹夹角的增大而逐渐减弱.     

一字型屈曲约束支撑疲劳性能的对比分析

屈曲约束支撑作为耗能构件,广泛应用于建筑结构中,研究通过对核心板形式为一字型,且具有2个消能段的屈曲约束支撑进行测试,对比分析集中因子对屈曲约束支撑耗能的影响,并与国内相似类型的支撑进行对比。试验结果表明:一字型屈曲约束支撑表现出良好的疲劳性能,且集中因子的改变对支撑的耗能影响不大;但是最大拉压差随集中因子增大而增大;与相似类型的国标Q235钢屈曲约束支撑的疲劳寿命进行对比分析,二者的疲劳性能相当,因此使用这2种材料的屈曲约束支撑皆可用于工程中。     

一种可用于研究混凝土疲劳问题的损伤模型

给出一种非线性损伤模型.在计算不稳定循环荷载作用下的疲劳累积损伤时.它能较方便地反映平均应力及不同强度循环荷载作用次序对损伤的影响.因此,它可用于混凝土疲劳损伤问题的研究。     

U型切口中缺口参数对轴类件疲劳寿命的影响

应用局部应力应变法基本原理,提出通过裂纹萌生和扩展求解轴类件疲劳寿命的计算方法.建立U型切口轴疲劳寿命的计算模型,应用Ansys11.0有限元分析软件,分析扭转载荷下,U型切口参数对轴的疲劳寿命的影响,得到切口圆角半径、缺口深度对轴的疲劳寿命的影响曲线.引入径宽比参量k求得圆角半径的最佳取值范围.结果表明:U型切口圆角半径存在最优值,解决了U型切口圆角半径取值问题.     

钢桥疲劳裂缝的红外热成像无损检测

利用裂缝尖端应力集中的特点,提出一种钢桥疲劳裂缝无损检测方法.从理论上建立钢结构表面温度变化与其应力之间的本构关系模型,在实验中采用红外热成像法测试构件孔边畸变温度,计算构件相应点处的畸变应力,确定构件裂缝.以带孔平板为例,应用上述模型分析了周期荷载作用下圆孔周边点的应力和表面温度之间的关系.实验结果显示,当t=0.05 s时,圆孔左右节点温度降低达到最小值,上下节点温度升高达到最大值;当t=0.15 s时,左右节点温度升高达到最大值,上下节点温度降低达到最小值.实验结果符合理论模型,表明该检测方法可行.     

应力对三维石墨烯复合材料导电性能的影响

用化学气相沉积法在泡沫镍模板上生长石墨烯,获得三维石墨烯泡沫(graphenefoam, GF),并用PDMS 填充石墨烯泡沫,制备出GF/PDMS 柔性复合材料,进而研究了应力对三维石墨烯复合材料导电性能的影响. 结果表明:在弯曲情形下,GF/PDMS 复合材料的电阻相对变化率随弯曲曲率的增加而增加,且曲率较小时电阻的相对变化率增加较快,曲率较大时电阻的相对变化率增加缓慢;在拉伸情形下,GF/PDMS 复合材料的电阻相对变化率随拉伸应变的增大而增大,其平均应变灵敏度约为6, 说明GF/PDMS 复合材料在柔性导体和应力传感材料的应用上具有巨大的潜力.     

含纳米二氧化硅的聚乙烯改性沥青混合料疲劳和力学性能研究

【目的】通过制备不同纳米二氧化硅掺量的复合改性沥青来研究纳米二氧化硅对聚乙烯改性沥青混合料性能的影响。【方法】通过四点弯曲疲劳试验、劲度模量试验、间接拉伸强度试验来分析纳米二氧化硅复合改性沥青混合料的性能。【结果】试验结果表明：当纳米二氧化硅掺量从1%增加到4%时,混合料的疲劳寿命、劲度模量和间接拉伸强度先增大后减小;当纳米二氧化硅掺量为3%时,混合料在20℃和30℃时的疲劳性能均最优;当纳米二氧化硅掺量为2%时,劲度模量和间接拉伸强度最优,且短期老化后的间接拉伸强度降幅最小。【结论】综合考虑各项性能指标,纳米二氧化硅的最佳掺量为2%～3%,此时复合改性沥青混合料疲劳和力学性能可提高40%以上。     

QP-16型球头挂环疲劳寿命试验研究与分析

计算了球头挂环承载的六分裂架空线的载荷,完成了QP-16型球头挂环的3D模型的创建及球头挂环的边界条件的分析,数值仿真了球头挂环的受力情况;基于实验数据,拟合了球头挂环的疲劳寿命曲线,结合动态载荷的频谱,得出了计算振动载荷下的疲劳寿命;一方面为使用软件研究球头挂环的动态特性奠定了基础,另一方面基于评估球头挂环的寿命,为其定期抽检提供了参考.     

基于阈值电压的IGBT芯片疲劳失效模型

为了实现对IGBT期间在全生命周期内的健康状态进行有效评估,基于半导体物理理论,研究了IGBT芯片疲劳失效机理,分析了IGBT栅极界面电荷密度对阈值电压的影响。以阈值电压作为IGBT的失效特征量,在研究阈值电压随疲劳失效时间变化规律的基础上,建立IGBT芯片疲劳失效失效模型。搭建了IGBT阈值电压测试测试平台,通过IGBT老化实验验证本文所提出的模型可以较为准确地表征和估算IGBT中的芯片老化程度,验证了失效模型的正确性和合理性。     

铝合金平板疲劳裂纹扩展FRANC2D数值模拟研究

疲劳是结构破坏中存在的主要问题。本文介绍二维断裂分析有限元软件FRANC2D(Fracture Analy-sis Code in 2 Dimensions)疲劳裂纹扩展的基本原理和理论基础,并用其对带孔铝合金平板的孔边疲劳裂纹扩展进行模拟,通过改变裂纹扩展量Δα,分析Δα对疲劳裂纹扩展的影响,得到裂纹扩展前后的应力场和不同裂纹扩展量Δα下应力强度因子的变化,并通过模拟得出裂纹扩展图。     

水平轴风力机塔架载荷谱及疲劳寿命仿真分析

针对1.5 MW水平轴风力机,建立风力机的有限元模型。运用风振系数法和Betz动量理论计算风力机拟静力风载荷,以三角级数叠加法为基础分析了风力机塔架在复杂交变载荷作用下的响应,基于Miner线性疲劳累积损伤理论,分析了该类风力机塔架的疲劳寿命。结果表明,满足设计寿命要求30年,为风力机结构设计提供了参考依据。