不同光源条件下PVC涂层膜材料的光氧老化性能

以聚氯乙烯(PVC)涂层膜材料为研究对象,分别采用UVB313和UVA340型紫外灯管为光源进行人工加速老化试验,研究其光氧老化过程.对老化过程中试样的拉伸性能进行测试,并进行红外光谱和紫外光谱分析,以探究其光氧老化动力学过程.试验结果表明:两种光源条件下试样的光氧老化机制没有发生变化,但当累积紫外辐射能相同时,试样的老化程度并不一致,这是由两种光源的发光光谱不同造成的,因此,互易定律不适用于PVC涂层膜材料寿命预测模型的建立.根据两光源发光光谱的不同,引入有效紫外辐射的概念,依据改进的Schwarzschild定律建立了不同光源条件下PVC涂层膜材料老化结果的相关性.     

裂纹试样尺寸对局部解理断裂应力σf的影响

应用弹塑性有限元计算了3种不同尺寸COD试样裂尖前的应力分布.在不同温度下进行了拉伸和COD试验.通过精确测量起裂源距钝化裂尖前的距离,测定了局部解理断裂应力σf.结果表明,在一定范围内随裂纹深度a/h,试样高度h和试验温度的增加,COD和断裂载荷Pf明显变化,而σf基本不变.σf是一个稳定的材料本质参数,它的值不随裂纹试样尺寸变化.     

湿热环境下聚乙烯拉索护套应力-光氧老化性能

为探究服役环境下斜拉索HDPE护套的老化性能,开展了不同应力水平与环境耦合作用下的人工加速老化试验。通过电子万能试验机得到HDPE护套应力-应变曲线、断裂伸长率、拉伸强度和腐蚀失重等力学性能指标,揭示了HDPE护套的力学性能在湿热环境和荷载耦合作用下的宏观衰变规律,并借助工业电子显微镜从微观角度展示了HDPE护套损伤特征,推演了HDPE护套长期性能从宏观尺度向微观尺度发展的进程。研究表明：随着HDPE护套不断老化,其表面依次出现污渍、黑点、裂纹等损伤形式,致使其断裂强度、拉伸强度和断裂伸长率与老化时间呈指数衰减趋势;随应力水平的提高,衰减速率将进一步加快,尤其是耦合应力6.0MPa的试样,其断裂强度、拉伸强度和断裂伸长率的下降程度高达42.07%、23.62%和27.56%。     

强紫外线下超高分子量聚乙烯薄板材料的力学性能研究

为了预测和防止高海拔地区超高分子量聚乙烯材料在强紫外线作用下发生老化从而影响工程正常使用和造成严重安全事故,对暴露在室外环境下极容易受到紫外线作用而发生老化的高分子聚乙烯材料进行常温强紫外线人工环境下的老化处理。老化处理后的试样采用扫描透射电镜(EMS)分析其表面微观结构;并用拉伸试验机进行单轴拉伸,分析应力(σ)-应变(ε)曲线、拉伸强度(σ_b)、拉伸弹性模量(E)、断后伸长率(δ_n)及最大力;用ANSYS软件对不考虑温度影响下的试样进行交变荷载条件下的疲劳寿命分析。结果表明:随着强紫外线老化时间增加,应力(σ)-应变(ε)曲线无明显的屈服阶段,拉伸强度、拉伸弹性模量、断后伸长率及最大力的变化是先下降然后逐步趋于稳定,而强紫外线照射时长对疲劳寿命影响不明显。该结果为超高分子量聚乙烯薄板的工程安全应用提供参考。     

光辐射对丙烯酸聚氨酯涂层防腐保护性能的影响

以氙灯为光源,对丙烯酸聚氨酯涂层/碳钢体系进行人工加速老化实验,用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、光学显微镜和光泽仪对老化的涂层进行分析表征,用盐雾实验测试涂层老化后的防腐性能,初步探讨了光辐射对涂层保护性能的影响.结果表明,不同老化周期的体系在盐雾实验后,表面涂层的保护状态均基本完好,但膜下金属腐蚀程度随老化时间的增加而加剧.其原因是:光辐射使涂层中C—N键断裂,且随老化时间的延长,涂层表面粗糙程度增加,光泽度下降;涂层化学结构及表面状态的变化加速了腐蚀介质在涂层中的渗透,从而导致膜下金属腐蚀加重.     

不饱和聚酯基玻璃钢的紫外线老化试验

以紫外线灯为光源,对玻璃钢材料进行了紫外线人工加速老化试验,采用扫描电镜(SEM)、差式扫描量热仪(DSC)等对老化前后试样进行表征.结果表明:老化后的试样表面出现不均匀裂纹,拉伸强度呈先上升后明显下降趋势.短期紫外线辐射会引起试样的后固化,造成玻璃化温度(tg)及拉伸强度的上升;而长时间的光老化降解作用会导致大分子链断裂,造成tg和拉伸强度的下降.     

复合材料型材在紫外-凝露和自然环境下老化机制

对拉挤成型的玻璃纤维增强复合材料进行自然暴露老化和紫外凝露加速老化试验,研究了不饱和聚酯基型材和乙烯基酯树脂型材在2种环境下的质量、外观颜色、微观形态以及拉伸性能随老化时间的变化,并用红外光谱分析了材料结构的变化。结果表明:在紫外-凝露环境下,复合材料表面颜色变黄,损伤产生于材料表面树脂;老化1 a后,不饱和聚酯基型材和乙烯基酯树脂型材质量分别下降0.73%和0.76%,拉伸模量分别下降18.85%和38.57%,而对不饱和聚酯基型材的拉伸强度无明显副作用,乙烯基酯树脂型材强度下降为78.54%。在自然环境老化1 a后,型材性能变化趋势与紫外-凝露环境下一致,但是变化量较少。     

热处理方式对残余磁场强度的影响

为了解不同热处理方式下铁磁材料的残余磁场强度变化规律,分别在弹性和塑性变形阶段对其进行了单轴拉伸试验。结果表明,在弹性阶段。随着拉伸载荷的增加。残余磁场强度和标准差都是减小的。在同一拉伸载荷作用下,调质热处理试样的残余磁场强度最大。退火试样次之,无热处理试样的最小;在鞭性变形的初始阶段,试样表面的残余磁场强度没有规律町循。当颦性变形较大时,试样表面各点处的残余磁场强度幅值波动很小,其均值和标准差几乎不再变化。可以根据铁磁材料残余磁场强度和标准雉的变化情况判断其是否承受过冲击载荷或大载荷,是否发生了塑性变形。     

黎蒴栲/PVC复合材料湿热氧稳定性的研究

采用气候箱设置温湿度交变的循化对木塑复合材料进行湿热氧老化试验,结果表明不同光稳定剂对黎蒴栲/PVC复合材料各项力学性能影响显著。湿热氧老化后木塑复合材料弯曲性能和拉伸强度均大幅度下降;拉伸断裂伸长率和冲击韧性,添加了受阻胺和UV300的稍有上升外,其余的稍有下降;并通过FTIR谱图分析湿热氧老化前后基团的变化,得出湿热氧老化机理。     

黎蒴栲／PVC复合材料湿热氧稳定性的研究

采用气候箱设置温湿度交变的循化对木塑复合材料进行湿热氧老化试验，结果表明不同光稳定剂对黎蒴栲／PVC复合材料各项力学性能影响显著。湿热氧老化后木塑复合材料弯曲性能和拉伸强度均大幅度下降；拉伸断裂伸长率和冲击韧性，添加了受阻胺和UV300的稍有上升外，其余的稍有下降；并通过FTIR谱图分析湿热氧老化前后基团的变化，得出湿热氧老化机理。     

纯铜中心孔板拉伸断裂的实验研究

为了测试材料在应力三轴度接近1/3时的断裂应变,对9种不同厚度不同孔径的T2纯铜中心孔板试样,在MTS试验机上进行系列拉伸试验。结合数值模拟和显微观测,确定孔板试样的裂纹萌生位置及其应力三轴度数值及断裂应变。在此基础上,参照比较光滑试样拉伸试验,进一步探讨了对材料应力三轴状态与断裂应变的关系。研究发现:1材料断裂应变随应力三轴度减少而减少,似不服从以往基于孔洞模型研究总结出来的韧性材料断裂规律;2孔表面实际变形很不均匀,按连续介质力学方法估计的孔边断裂应变要明显低于其实际值。     

硬质聚氯乙烯的热老化性能研究

采用力学性能测试、扫描电镜、红外光谱(FT-IR)等方法研究了硬质聚氯乙烯的热老化性能. 结果表明:随着热老化时间的增加, 试样表面颜色逐渐变深, 其拉伸强度变化不大, 断裂伸长率呈先快速后平缓下降.     

丙烯酸聚氨酯涂层的紫外老化行为

针对丙烯酸聚氨酯防腐涂层进行紫外加速老化实验,采用光泽度、色差检测以及SEM、FTIR分析,结合交流阻抗谱法(EIS),研究丙烯酸聚氨酯涂层的紫外老化行为.结果表明:用光泽度表征涂层光降解程度更灵敏;由接触角及色差等变化规律可将丙烯酸聚氨酯涂层紫外老化分为前期(慢速光老化)、中期(快速光老化)和后期(慢速光老化)三阶段.对涂层进行表面化学分析认为丙烯酸聚氨酯的紫外光降解主要是O—CH键及C—N键断裂导致的;涂层表面形貌和性能与EIS结果对比分析显示丙烯酸聚氨酯涂层发生明显降解之前防护性能已经明显下降.     

温度和加载速率对PVC力学性能影响的试验研究

本文研究了加载速率对PVC拉仲、弯曲性能的影响规律及试验温度对PVC冲击强度的影响。探讨了PVC在外加载荷作用下的断裂过程和高速拉伸的“应力松驰”现象的产生机制。     

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.     

航天回收用降落伞材料强度验证方法

为了使地面材料试验能够尽可能地模拟降落伞真实工作状态，改进降落伞的设计验证方法，根据降落伞实际应用工况开展了降落伞常用织物材料在疲劳载荷、双轴拉伸载荷和垂直平面载荷作用下的试验研究，提出了织物受垂直平面载荷作用的载荷计算方法。研究结果表明：疲劳载荷降低了降落伞常用织物材料锦纶的断裂伸长率，使拉伸断裂功变小，降低了织物的动载载荷承受能力；在双轴拉伸载荷作用下，2种降落伞常用的锦纶平纹织物材料的拉伸强度未出现与单轴拉伸强度有明显差异的现象；在垂直平面载荷作用下，锦纶织物的断裂强力小于材料标称断裂强力，强度损失最高约16%,试验结果可应用于降落伞强度设计系数计算中，以指导产品设计。     

冷锻模具材料高速基体钢应变控制室温疲劳性能

对冷锻模具材料高速基体钢进行了室温下的单轴静态拉伸试验和应变控制单轴对称拉压低周疲劳试验,获得了静态拉伸力学性能和低周疲劳性能参数.通过对试验数据进行拟合,得到了高速基体钢材料在室温下静态单调拉伸应力-应变关系、循环应力-应变关系以及循环应变-寿命曲线.试验结果表明,该模具材料在本试验控制的循环应变幅范围内发生了循环软化,疲劳断裂之前未观察到明显的应力饱和现象.以控制应变幅为1.5%的试样为例,对材料的低周疲劳行为特性进行了分析.材料的循环应力响应分为明显软化,软化效应减弱和瞬时断裂3个阶段.     

热力氧耦合环境下C/C复合材料的力学性能表征

为了准确表征C/C复合材料在热力氧耦合环境下的力学性能,采用高温试验装置,在不同的预应力与温度条件下对带/不带抗氧化涂层2类典型的C/C复合材料拉伸试验件进行测试.试验结果表明,不同应力水平导致C/C复合材料的损伤可分为扩散控制和反应控制2个阶段.在扩散控制阶段,结构各部分承载的均匀性较好;在反应控制阶段,材料拉伸模量显著下降.当高温下外载荷产生的应变小于等于0.2%时,不带抗氧化涂层C/C复合材料的强度约为带抗氧化涂层C/C复合材料强度的50%.不同温度条件下材料的强度性能变化不显著,但随时间增加,其高温强度逐渐下降.研究结果对于C/C复合材料在飞行环境下的强度设计与评估具有重要的参考价值.     

预疲劳对3D—C／SiC复合材料拉伸性能的影响

采用应力比为0.1,频率为20 Hz的正弦波于1300 ℃条件下对3D-C/SiC复合材料进行200 Mpa和80 Mpa的疲劳实验,在循环106次后在室温对其进行拉伸实验,并通过SEM观察其断口形貌,用光学显微镜观察基体裂纹密度.结果表明,经过200MPa疲劳处理的3D-C/SiC试样的比例极限、抗拉强度和断裂应变值与预疲劳前原始试样相比,分别提高110%,17%和29%,弹性模量比原始试样下降49%,基体裂纹密度和纤维的拔出长度等均明显增加;当最大疲劳应力低于基体开裂应力时,预疲劳处理对3D-C/SiC的拉伸性能几乎没有影响.     

微观组织对高速车轮钢解理断裂应力的影响

利用不同奥氏体化温度和冷却速率对碳质量分数为0.54%高速车轮钢进行热处理,得到具有不同晶粒尺寸和珠光体片间距微观组织的试样.在-120~20℃温度下对具有不同微观组织的拉伸试样和三点弯曲(3PB)缺口试样进行测试;采用二维平面应变有限元计算三点弯曲缺口试样缺口前的应力分布;利用扫描电镜对3PB试样断口进行观察并测量解理起裂源的位置;测定不同微观组织车轮钢试样的解理断裂应力.在扩展控制断裂机制下,微观组织对车轮钢的解理断裂应力具有明显影响,晶粒尺寸和珠光体片间距越小解理断裂应力越高.细化晶粒使未扩展微裂纹的特征长度减小,细化珠光体片间距有助于提高珠光体的有效表面能,从而使得解理断裂应力提高.