6063铝合金的多轴比例疲劳特性及其微观机理

对6063铝合金进行多轴比例加载疲劳试验及微观结构观察,分析材料的疲劳特性及其微观机理.结果表明:随着等效应力幅值的提高,6063铝合金的疲劳寿命降低,材料的循环硬化现象逐渐明显,位错结构密度逐渐增大,位错由初步的交滑移结构演变为明显的迷宫状结构;使用MansonCoffin公式可对铝合金的多轴比例加载疲劳寿命进行准确的预测;位错结构是影响6063铝合金循环特性和疲劳寿命的主要因素.     

基于塑性力学变分原理的大锻件镦粗变形研究

镦粗是大锻件制造工艺中最重要的基本工序与常用工序.镦粗变形是由其坯料内部的速度场(或位移场)确定的,进行镦粗变形研究的关键是得到其真实速度场(或位移场),为此,利用塑性力学变分原理,对其进行了研究.根据试验与生产得到的镦粗变形基本规律,预设镦粗变形的运动学容许的速度场,进而求得应变速率场,借助刚塑性材料的第一变分原理求得其真实速度场的解析式.为检验真实速度场的合理性,考察了端面摩擦因子m分别为0、0.25、0.5和0.75时镦粗坯料的变形情况,结果合理.又进一步将解析计算结果与数值计算结果对比,两种计算结果十分接近.表明研究得到的镦粗真实速度场解析式是正确的.利用建立钢锭镦粗的真实速度场,计算分析了钢锭镦粗的难变形区,可为制定大锻件工艺提供参考.     

基于复杂接触摩擦的长矩形板镦粗的上限解

根据翁克索夫等人提出的镦粗时接触面上摩擦切应力按照库仑摩擦定律、最大摩擦定律及线性分布摩擦定律的组合分布，利用上限法求得了长矩形板镦粗时单位镦粗力上限解．该解和主应力法解析解完全相同，比通常假设接触面上摩擦切应力为某一常数或按库仑摩擦定律分布的上限解要精确得多，同时还指出了长矩形板镦粗时按库仑摩擦定律求单位镦粗力上限解的适用条件．     

6063铝合金高温流变本构方程

采用圆柱试样在G1eeb1e—1500热模拟机上进行高温等温压缩实验，研究了6063铝合金在高温塑性变形过程中流变应力的变化规律．结果表明：应变速率和变形温度的变化强烈地影响6063铝合金流变应力，流变应力随变形温度升高而降低，随应变速率提高而增大，在高应变速率下出现明显的动态软化．     

温度及应变速率对7075铝合金临界损伤因子的影响

解析Cockroft-Lathem韧性累积损伤计算原理,提出基于损伤敏感率演变规律求解临界损伤因子的方法。完成不同温度和应变速率条件下多组7075铝合金试样的热物理模拟压缩试验,以采集到的真实应力应变数据作为数值计算损伤值的底层材料模型,以最大损伤值出现的镦粗鼓外缘部位为研究区域,获得损伤敏感率在变形初期快速下降至后期逐步趋于0的损伤软化规律,而损伤软化现象对应变速率较为敏感。以损伤敏感率为0作为临界损伤因子出现的时机,获得7075铝合金在温度573～723K、应变速率0.01～10s-1下的临界损伤因子分布规律。结果显示其不是常数,而是为在0.255～0.453范围内变化的变量,其在高的温度下对应变速率更为敏感,在高的应变速率下对温度更为敏感。     

镦粗工艺理论与技术的进展

提出了普通平板间镦粗圆柱体高径比Ｈ／Ｄ〉１时刚塑性力学模型的拉应力理论和高径比Ｈ／Ｄ〈１的静水应力力学模型的剪应力理论,前者打破了传统工程塑性力学中所阐述的镦粗体内部总处于三向压应力之说,后者圆满地解释了大型饼类锻件中常出现的“夹馅饼”缺陷问题,平板镦粗所理论已被定性物理模拟和定量数值模拟,广义滑移线解,力学分块法和生产解剖试验所证实,在该新理论基础上,进一步提出方柱镦粗的两个新力学模型,锥形板镦     

铝合金在三种应力状态下的力学性能研究及断口分析

通过对铝合金(6063)进行平板拉伸试验、带缺口的平板拉伸试验及纯剪切试验,研究了铝合金在三种应力下的力学性能.宏观试验结果发现:平板拉伸时的断裂应变大于带缺口拉伸时的断裂应变,而平板拉伸时的屈服应力及峰值应力小于带缺口拉伸时的屈服应力和峰值应力,剪切时材料的断裂剪应变远远大于平板拉伸时的断裂应变.三种应力状态下试样的断口也明显不同:缺口试样根部明显发生了颈缩现象,而且断面上存在着大量的韧窝;平板拉伸几乎没有发生颈缩现象,断面上的韧窝和剪切唇各占一定的比例;纯剪切试样断口上几乎以剪切唇为主.     

基于复杂接触摩擦的圆柱体镦粗的上限解

为了提高计算圆柱体镦粗单位镦粗力上限解的精度,提出了一种基于复杂接触摩擦圆柱体镦粗的上限解法.根据翁克索夫等人提出的镦粗时接触面上摩擦切应力按照库仑摩擦定律、最大摩擦定律及线性分布摩擦定律的组合分布,利用上限法求得了圆柱体镦粗时单位镦粗力上限解,该解和主应力法解析解完全相同,比通常假设接触面上摩擦切应力为某一常数或按库仑摩擦定律分布的上限解要精确得多,同时还指出了圆柱体镦粗时按库仑摩擦定律求单位镦粗力上限解的适用条件.     

时效时间对6063铝合金准静态压缩性能的影响

以6063铝合金汽车吸能型材为研究对象,采用准静态轴向加载方式,从组织、力学性能等方面研究不同时效制度对6063铝合金型材准静态压缩性能的影响。结果表明：当时效温度为200 ℃时,随着时效时间的延长,合金组织中大尺寸析出相的数量呈先增加后减少的趋势,粗晶层厚度基本不变;随着时效时间的延长,6063铝合金型材的强度、硬度升高,同时准静态压缩的承载能力增强,时效时间6 h时承载能力达到峰值;6063铝合金型材的吸能性能随时效时间的延长而提高,时效时间6 h的吸收功较2 h的提高了48%。     

工艺参数对铝合金微槽道挤压成形的影响

将热处理后的1050铝合金拉伸试样进行等温拉伸试验，获得真实应力-应变曲线，使用Deform-3D软件模拟1050铝合金微槽道的挤压成形过程。分析挤压速度、摩擦因数以及槽道宽高比这些关键工艺参数对材料等效应力-应变曲线分布的影响。结果表明，随着挤压速度和摩擦因数的增大，材料等效应力和应变均变大，变形不均匀性增大；随着槽道宽高比的变大，材料的等效应力和应变整体呈现上升趋势，微槽道板筋处出现了明显的应力集中现象，变形不均匀。根据模拟结果，选取最优参数进行1050铝合金微槽道挤压成形模拟试验，结果显示材料的流动均匀性更好，成形过程更加稳定，所得零件表面精度显著提高。     

喷瓷管道热喷瓷层应力状态分析

计算分析了喷瓷管道热喷瓷层的应力状态。计算结果表明 ,由于瓷层与金属基体热膨胀系数存在差异 ,瓷层处于压应力状态 ,金属基体处于拉应力状态 ;瓷层所处几何位置不同 ,其中的应力也存在差异。管道内瓷层的受力状态好于管道外瓷层。随着管道半径的增大 ,径向应力绝对值减小 ,瓷层所受的压应力也减小。由于管道内瓷层的半径小于外瓷层的半径 ,因而内瓷层所受的压应力大于外瓷层的压应力     

基于滑面应力优化的土坡稳定分析方法

基于滑面有限元应力分析的土坡稳定分析方法的关键在于滑面上应力的计算,而已有方法的共同点是滑面上点的应力是在其所处的单元内插值得到,从而引起滑面上应力的不连续.基于此提出了一种基于滑面应力优化的土坡稳定分析方法,即对滑面一定区域内的应力进行光滑,通过该区域的滑面上点的应力由外推得到,从而得到较光滑的应力分布,安全系数的计算结果更符合实际.     

页岩水化对岩石应力分布关系的影响

页岩气钻井井壁不稳定是钻井过程中的一个重要难题,含水量的多少直接影响岩石应力分布.根据现场数据得到含水量随时间和距井眼轴线距离的变化规律.通过力学与化学耦合的总吸附水量模型表征含水量和应力分布关系,并且考虑地层的各向异性.将假设地层为各向同性时的水化应力和地层为各向异性时的应力耦合.通过计算机编程分别得到径向应力、切向应力和垂向应力随井周角和距井眼轴线距离之间的三维关系图.结果表明,页岩径向应力,切向应力和垂向应力随距井眼轴线距离的增加而减小,说明在井壁处水化膨胀造成应力值很高,随距离井眼轴线距离的增加钻井液入侵减小,从而水化膨胀应力逐渐减小.切向应力和垂向应力随井周角变化明显,是由于地应力非均匀性造成的,页岩的水化增加了地层的不稳定性.     

新疆油田七东1区克下组地应力特征及人工裂缝延伸方向*

新疆油田七东1区克下组在压裂施工过程中,通过微地震监测存在水平裂缝的可能。利用凯瑟尔实验测定该区块水平地应力大小及构造应力系数,建立了该区块组合弹簧模型的地应力计算模型,利用测井资料分析了七东1区地应力分布规律。分析结果表明:七东1区地应力状态存在明显的分界线,分界线大致为东北-西南走向;区块西北部最小水平主应力大于垂直主应力,处于逆断层应力状态;区块东南部最小水平主应力小于垂直主应力,处于正断层应力状态,中间存在走滑断层应力状态过渡带;因此压裂裂缝形态具有明显的区域性分布,即东南部为垂直裂缝,西北部压裂形成水平裂缝。分析结果与水力裂缝形态的分布规律一致。该地区存在水平裂缝的新认识,将对压裂工艺的改进及提高小层动用程度具有重大意义。     

不能用净应力评价低渗砂岩岩石应力敏感性

理论研究表明,低渗岩石由于存在微裂缝,净应力不等于有效应力。为了进一步论证净应力与有效应力的关系,开展了相关的实验研究,实验包含了老化处理和4个不同围压下的降内压实验,采用稳态法测定内压下降过程中各个压力点的渗透率值。实验结果表明：在不同围压下,净应力相等的点对应的渗透率值不相等,不能用净应力替代有效应力评价储层岩石的应力敏感性。此外,在低围压下渗透率的变化幅度较大;在高围压下,渗透率的变化幅度较小。最后,对实验岩样进行了储层岩石的应力敏感性评价,结果表明该低渗致密砂岩储层表现为中等应力敏感。     

低温条件下铝制翅片-隔板-封条钎焊结构的应力特性的数值模拟

基于热-弹性理论,建立了铝制翅片-隔板-封条钎焊结构的热结构应力分析模型.采用热-结构耦合的方法,模拟分析了铝制翅片-隔板-封条钎焊结构的应力分布.结果表明,等效热应力、等效结构应力和等效应力均在钎焊结构的钎焊接头处产生应力集中,这主要是由于钎焊接头处母材和钎焊层材料性能的不完全匹配和钎焊接头处的结构具有不连续性造成的.等效热应力、等效结构应力和等效应力沿典型路径在钎焊接头处的分布主要受正应力的影响.在热-结构耦合作用下,等效应力主要受等效热应力的影响.因此,热边界的选取对模拟结果的影响是非常重要的.     

采场底板突水的跨层应力壳力学模型

利用实验室大型非线性三维计算机数值模拟对煤层底板应力分布特征进行了深入研究,发现采场底板存在由集中应力形成的跨层应力壳,应力壳是承载上覆岩体压力的临时结构,壳基是椭球应力壳应力较集中的区域,椭球应力壳的形态及应力集中情况与采场结构有关.根据数值模拟试验得出了应力壳的形态方程,分析了跨层应力壳壳基、壳肩及壳顶的失稳模式,指出壳肩处经历联合破断,底板的最大破断深度则处于壳肩的位置,当壳肩达到最大破坏深度,采动裂隙和原始导升裂隙贯通,此时则容易形成突水;壳顶则随着高度的不断发展,跨层应力壳形成一个处于半封闭状态的半壳结构,此时采动裂隙导通煤层底板含水层,从而形成突水.     

15万m3原油储罐方案优化设计

针对设计提出的3种储罐设计方案和已经实施的一套储罐方案,利用有限元程序进行了分析,这3种方案的总容积相同,但各段环板的高度和厚度有变化;采用大型非线性有限元软件ABAQUS,对4种方案的15万m3双盘式浮顶罐原油储罐的应力进行了分析,计算得出了储罐的应力分布;通过应力分析比较,确定比较合理的设计方案。对于确定的设计方案,使用相关规范进行了应力评价,罐环板能够满足要求。储罐底板应力比较小,边缘底板与侧壁焊接部位的内侧应力很高,应力值超过材料的许用应力,但将应力分类后,应力能够满足相关法规要求。     

HDPE土工膜温度应力及其应力松弛评价

利用弹性理论和粘弹性模型提出了温度应力和温度应力松弛的评价方法.采用拉压传感器、热电偶以及位移计研究了环境温度变化对HDPE土工膜温度应力的影响,以及HDPE土工膜温度应力伴随时间变化的规律.实验结果表明:HDPE土工膜的温度应力伴随环境温度的变化而变化,当环境温度下降时将导致HDPE土工膜收缩产生温度应力;在同一温度条件下,HDPE土工膜发生了温度应力松弛现象.运用提出的评价方法对温度应力及其应力松弛进行了评价,并与模拟试验结果进行了对比,温度应力松弛现象的解析结果与实验趋势一致.所提出的评价方法对HDPE土工膜温度应力及其松弛现象解析具有实际使用价值.     

On the Construction of Mohr Stress Circle and a Graphic Method in Representing the Stress Components on Different Oblique Planes

The Mohr stress circle for three-dimensional stress is usually determined by equations,which is lack of intuitionistic meanings and difficult to understand. In this paper, the construction of Mohr stress circle is illustrated directly by numerical method. The shortcoming of Mohr stress circle in representing the stress components on different oblique planes for three-dimensional stress is analyzed. A three-dimensional figure is given to describe the variation of normal and shear stress on different oblique planes at one point for the first time.