半寿命低周疲劳Glidcop(R)材料导热系数的测量

针对上海同步辐射装置(SSRF)光束线前端挡光元件需要承受高热负载的要求,对挡光元件所使用的纳米Al2O3颗粒增强Cu基复合材料Glidcop(R),采用一维稳态纵向热流法测量其在不同应变状态下的热传导系数.用有限元模拟了试件的温度场分布,并对试验结果进行了误差分析,揭示了试验误差的主要来源.试验测量结果表明,经历半寿命低周疲劳循环所产生的应变损伤累积对Glidcop(R)导热系数的影响可以忽略.     

电阻应变片的应变极限和灵敏系数标定方法

电阻应变片是目前常用的测量应变传感元件.应变片特性的标定方法影响到测量值的准确程度.本文介绍我们测量应变极限的方法,并对灵敏系数标定梁表面应变的计算公式提出一点看法.     

第二讲 应变测量装置和记录器

1 前言应变测量装置是以电阻应变片(作为检测元件或作为传感器的敏感元件)为主体的力学测量仪器。它实质上是一种测量电阻应变片的微小电阻变化或电阻相对变化量的电子仪器。对于电阻值为120欧姆和灵敏系数K=2.00的应变片而言,分辨1微应变只能产生0.00024     

分布式光纤传感器测量数据可靠性分析方法

分析了分布式光纤传感器测量结果的可靠性,提出从应变系数和温度系数标定到分布式光纤传感器物理量测量以及结果评价的方法,设计了分布式光纤传感器的应变系数和温度系数标定装置,同时分析了应变标定装置的不确定度来源,采用基于光频域反射技术的分布式光纤解调仪进行了实验验证。应变标定范围为-5000με~5000με,温度标定范围为20℃~50℃,第一次测量得到应变系数和温度系数分别为:-6.6775με/GHz和-0.5921℃/GHz。使用获得的应变系数和温度系数再次测量,得到在测量范围内,应变测量相对误差为1%,温度测量相对误差为2%,满足工程应用要求。上述结果表明,设计、发展的数据标定及分析方法可用于分布式光纤传感器应变系数和温度系数的标定。     

结构内应变动力量测技术中的几个问题

为测量结构内部动应变,我们采用了在结构内部预埋应变片的方法。首先将应变片制成应变元件或应变体以固定应变片的位置,然后按照要求将应变元件或应变体埋入模型中,浇注成整体,进行测试。这里介绍的是我们预埋 ...     

建立零长弹簧传热等效模型

零长弹簧作为高精度重力敏感器的核心元件,其温度场分布直接影响重力敏感器的测量精度,由于弹簧结构特殊,为了研究其传热特性,提出建立零长弹簧传热的等效模型。首先通过实验测得零长弹簧电阻温度系数,再设计实验测量零长弹簧的分段阻值变化来反求各段平均温度变化,通过最优化方法计算求解零长弹簧的温度分布曲线,结果表明,该曲线为幂函数曲线。为使零长弹簧可以用等长等直径的圆柱体来代替,利用Ansys进行仿真并建立了一个适于工程应用的导热系数随温度变化表格。仿真结果表明,该表格能够达到用圆柱体代替零长弹簧来研究其传热特性的目的,最大相对误差为2.8%。     

消除电阻应变片大应变测量计算误差的算法研究

利用电阻应变片进行应变测量,特别在大应变测量时,测试电路输出电压与应变片应变并不是简单的线性关系.为减少或消除计算误差,提出按测试电路输出电压与应变片应变的非线性关系进行精确计算应变值,并提出了相应的改进算法应变计算公式,在单臂应变计感受应变测量场合,对大应变和小应变测量均适用,无计算误差,并得到了实验论证.同时提出了考虑应变片灵敏度系数修正和长导线电阻修正的改进算法应变计算公式,非常容易通过软件实现,可广泛应用于科学实验和工程测量.     

1-3型OPCM传感元件测量OM构件表面动态应力研究

研究了1-3型正交异性压电复合材料应变传感元件的构造及传感原理;推导了应用OPCM传感元件测量各向同性材料构件和正交异性材料构件表面应力的传感方程;对OPCM元件的动静态物进行了测定;验证了这种传感元件在动态应力波检测中的优越性。     

惯性测量组件整体标定技术

研究了惯性测量组件中陀螺与加表的标度系数、零偏、安装耦合误差等的标定问题。建立了陀螺与加表的输入输出模型,提出了在三轴摇摆转台上利用六位置试验法对加表标度系数、零偏、耦合误差进行标定的方法;提出了在三轴摇摆转台上利用正负对称的多组速率试验法以及最小二乘法对陀螺标度系数、零偏、耦合误差进行标定的方法,以及利用六位置试验对陀螺与g有关量进行标定的方法。详细介绍了组件输出参数的测量方法并推导误差计算公式。理论分析表明,该方法可在三轴转台上通过位置与速率试验一次性标定出测量元件的相关误差,具有一定的工程应用价值。     

应变倍增器研制及应用

设计了一种结构独特、机械放大率高的应变倍增器,从而使工程结构表面应变放大到疲劳寿命计门槛值以上,满足了大型工程结构长寿命、低应力工作特点的寿命检测要求。该元件采用了弓形弹性元件与硅橡胶预应力组合结构,它具有简单紧凑、刚度低、可靠性好,使用方便的特点。并可同时利用其上安装的疲劳寿命计进行倍增系数标定和疲劳寿命检测。静载试验和理论分析表明,这种应变倍增器具有良好的线性响应和重复稳定性。疲劳试验研究表明,在疲劳寿命计工作寿命内,器件无疲劳破坏情况,且其疲劳响应性能可用已有的标定数据放大相应的倍增系数得到,能满足各种大型工程结构疲劳损伤监测的要求。     

用于正交异性材料构件应变、应力测量的OPCM传感元件研究

介绍了由压电陶瓷和树脂材料构成的正交异性压电复合材料（Orthotropic Piezoelectric Composite Material,简称OPCM）应变传感元件的构造及传感原理，推导了粘贴式和埋入式OPCM传感元件测量正交异性材料构件中应力的传感方程。对受平面应力场的作用的正交异性板的表面应力，应变进行了实测研究，并对测试误差进行了分析。     

光纤光栅传感器对钢筋混凝土内部应变的测量及温度效应的研究

本文应用光纤光栅传感器实现了对钢筋混凝土试件内部应变的测量．试验不仅就应用光纤光栅进行混凝土结构内部应变测量的技术、工艺进行研究，还通过设计温度控制试验，考察了光纤光栅传感器的温度补偿问题，以及横向应变对测量结果的影响．     

表面粗糙度对Glidcop和Q345低周疲劳寿命影响的试验研究

为考察表面粗糙度对弥散增强铜合金Glidcop和低合金钢Q345疲劳寿命的影响,对两种材料都加工了不同粗糙度等级的试样,在常温下进行了应力控制的低周疲劳试验,并对断后的试样进行了扫描电镜观察。结果表明,两种材料共有的现象是:粗糙表面削弱了低周疲劳性能,随着表面粗糙度的增大,低周疲劳寿命呈下降趋势;表面粗糙度对主裂纹的形成时间有影响。不同的现象是:低周疲劳寿命与表面粗糙度的关系Glidcop为线性,而Q345则为幂函数;Glidcop的断口有轻微颈缩,疲劳辉纹明显,Q345的主裂纹沿着试样的径向和周向同时扩展,大粗糙度下辉纹支离破碎。因此,表面粗糙度对疲劳寿命的影响既表现出共同的现象,又呈现为材料相关性。本文的结果将为这两种材料制成的承受低周疲劳构件的表面粗糙度选取提供参考。     

动态拉伸试验中试样应变测试的有效性分析

为了评估将试样通过胶粘连接到加载杆的Hopkinson杆装置所获得试样应变的有效性,对四种强度刚度差异较大的纤维增强复合材料进行了动态拉伸试验。试验时,试样通过环氧胶和杆夹层粘接,试样的应变分别按照Hopkinson杆一维应力波理论计算和试样上应变计直接准确测量得到。结果证明：对小变形碳纤维复合材料,按一维应力波理论计算的应变与试样上直接所测应变值偏差超过100%;对较大变形的GFRP和KFRP层合板,两者偏差小于40%。说明采用Hopkinson杆一维应力波理论计算的试样应变不准确。为修正不准确性,一是通过大量数据分析建立按一维应力波理论计算值与直接测量应变之间的关系式,用此式可使此试验装置获得有效的试样应变;二是借助ABAQUS有限元模拟分析得出粘胶层以及试样过渡弧段的变形,用一维应力波理论计算的应变减去此变形,也可获得有效的试样应变。     

高温合金材料循环相关热机械疲劳寿命预测

在变温非线性运动强化规律所描述的高温合金材料热机械寿命应力－应变循环特性的基础上，讨论了应变控制的循环相关热机械疲劳寿命预测技术，所建模型采用了由应变以密度表示的损伤参数，并且引入了温度损伤系数，考虑了温度变化范围以及温度循环和应变循环相位关系对疲劳寿命的影响，在确定模型的一些参数，采用等温力学试验和疲劳试验的数据，为了把等温疲劳研究成果推广到变温疲劳分析领域，开辟了新的途径。     

焦散线法在断裂力学中的应用(应力强度因子K_1的测定)

本文介绍了一种测量应变奇异性的新方法-焦散线法。阐述了焦散线的基本理论和试验技术。得到了清晰的焦散线照相。材料的应力光学系数通过透射焦散线和反射焦散线的两尺寸比值来确定。通过试验,测定了单边裂纹板受拉时的应力强度因子,与计算结果附合良好。     

1-3型OPCM应变传感元件的传感机理研究

本构造了正交异性压电复合材料（OPCM）应变传感元件。从理论上推导了OPCM传感元件检测平面应变场中任意方向应变的力-电耦合方程,用实验手段对OPCM元件的压电正交异性效应进行了验证。实验证明仅当压电相的极化方向与元件的受力面平行时,OPCM元件具备压电正交异性之特性。     

调幅切向磁场对低碳钢残余塑性应变的检测灵敏度矩阵分析方法

针对低碳钢的残余塑性应变定量评估问题,提出了一种基于调幅切向磁场测量的无损检测新方法:采用U型电磁铁提供调幅磁场对低碳钢试件进行磁化,单一霍尔元件检测表面切向磁场,其输出电压随线性调幅激励电压变化而形成的蝶形轨迹可用于残余塑性应变表征。研究发现在蝶形轨迹的大部分区域,霍尔元件输出电压与低碳钢中静态拉伸形成的残余塑性应变的平方根间存在良好的线性关系。为实现残余塑性变形的最佳灵敏度表征,将蝶形轨迹进行矩阵化并计算得到检测灵敏度矩阵,分析了不同励磁条件下霍尔元件输出电压对残余塑性应变平方根的灵敏度,结果显示:在弱磁化条件(励磁周期的峰值电压与线性调幅电压最大峰值的百分比为15%)下,霍尔元件输出电压对残余塑性应变平方根的检测灵敏度最高。新方法实施简便,结合检测灵敏矩阵,可对励磁条件和敏感区域进行优化选取,有望推广运用于其他力学性能指标的高灵敏度无损检测。     

实心圆轴扭转测定本构关系的概念和方法

本文提出了实心圆轴扭转试验建立有限应变本构关系(τ—γ曲线)的概念，并在文[1]工作的基础上完成了通过实心圆轴扭转试验建立文献[6]形式的有限应变本构关系的方法，它比单向拉伸试验所得到的本构关系更为精确，因拉伸实验变形较大时试件伸长和变细对测量结果有影响，尤其在“颈缩”后，很难对有关力学量作有效测量和分析，扭转本构关系的描绘也更为完整，以低碳钢为例，扭转本构关系所描述的有效范围比拉伸本构关系大十余倍，本文方法将有利于探讨研究更大应变下的材料力学行为。     

含水率对非饱和钙质砂动力特性影响的试验研究

使用经过系统标定的霍普金森压杆试验装置对不同含水率钙质砂进行了在准一维应变条件下的动态压缩试验，试样的平均应变率为209～1 137 s?1。试验结果表明:半导体应变片灵敏系数和压杆弥散关系的标定对试验结果的准确性具有重要影响；当钙质砂应变小于0.025时潮湿试样的切向模量高于干燥试样，而在应变大于0.025时则相反；潮湿钙质砂的切线模量随含水率的增加先减后增。通过分析非饱和钙质砂在锁变后其轴向应力应变曲线及侧压力系数的变化规律，提出了非饱和钙质砂锁变现象的模型。