铁磁形状记忆合金双轴向力-磁耦合实验研究

对磁场和应力场共同作用下的单晶铁磁形状记忆合金的力学特性进行了实验测试与分析,分别获得了单晶Ni\-2MnGa试样在不同的压应力时、两个不同角度的磁场作用下的磁场-应变曲线。结果表明,当磁场垂直于应力时,磁场方向的磁致应变要远小于应力方向的磁致应变;当磁场平行于应力时,磁场方向的磁致应变要小于垂直于磁场方向的磁致应变,其磁致应变滞后环的面积远小于磁场垂直于应力时的滞后环面积。这为铁磁形状记忆合金在工程中的应用提供一定的指导作用。     

西二线管道腐蚀非开挖检测技术研究

针对埋地铁磁管道在非开挖条件下的腐蚀检测难题,对管道弱磁检测技术进行了工程应用验证.该技术利用弱磁检测仪对管道磁信号进行采集,通过分析磁信号曲线图波形特征,可以识别和定位腐蚀缺陷,同时可以根据腐蚀等级指标F值对腐蚀进行评价.首先根据磁信号dBx出现峰值并产生波动、dBy改变方向且过零点、同时dBz也出现峰值并产生波动的...     

X80管道单腐蚀缺陷失效研究

腐蚀是造成管道失效的重要原因之一。为了深入了解现有X80管道的单腐蚀缺陷,本文针对X80管道单腐蚀缺陷失效机理进行了研究。首先建立并验证了有限元模型,通过大量的有限元模拟计算,建立了单腐蚀X80管道失效分析数据库;其次根据计算结果对腐蚀管道的失效机理进行了研究,包括单腐蚀X80管道的破坏模式、破坏过程以及应力分析;同时对影响X80腐蚀管道失效表现的各项参数进行了分析,如深度、长度、宽度、缺陷位置及管道径厚比等;最后利用有限元计算结果,拟合了单腐蚀X80管道的失效压力预测公式,并通过对比爆破实验数据验证了回归公式的适用性。     

磁记忆检测中的力-磁关系及其实验观察

从微磁化基本理论出发,依据能量原理,建立了铁磁材料的能量状态方程;采用最小能量原理和拉格朗日乘数法得出了在外力作用下铁磁体内应力与磁化率改变量之间的线性关系式.进一步讨论了在应力方向改变时应力与相应方向磁化率改变量间的对应关系,证明在不同方向上二者之间的线性关系依然成立.根据变压器原理,设计出铁磁材料磁化率检测装置,以45#钢试件为例,测量了不同方向上应力与磁化率变化量间的对应关系,并与理论值做了比较.实验结果表明文中得出的应力-磁化率变化量表达式与实验测定结果符合得较好.以上工作为明确磁记忆检测技术的检测对象和机理,建立磁记忆检测技术的力-磁本构关系在一个新的视角上做了有意义的探索.     

X80管道双腐蚀缺陷间相互作用规律研究

为了对腐蚀管道进行准确的安全评价,本文针对X80管道相邻双腐蚀缺陷间的相互作用规律进行了研究。借鉴现有X80管道爆破实验的数据,对数值计算中的单元划分、边界条件设置等进行验证。采用ANSYSWORKBENCH软件对X80管道在腐蚀缺陷下的应力应变状态进行了分析。数值分析结果显示:轴向间距一定时,腐蚀深度越大,轴向相邻双腐蚀间相互作用越明显;当两个相邻腐蚀缺陷轴向距离在3(Dt)1/2以内或环向处于0.07pD以内时,需要考虑两个腐蚀缺陷的相互影响;当两个相邻腐蚀缺陷轴向距离大于3(Dt)1/2或环向间距大于0.07pD时,不需要考虑腐蚀间的相互作用。     

含腐蚀缺陷的管道静力性能试验测试研究

为研究腐蚀缺陷对管道承载力的影响,本文分别进行了含腐蚀缺陷管道在轴压载荷、弯曲载荷以及轴压和弯曲复合载荷作用下的静力失效过程测试。通过不同载荷作用下管道的荷载-位移曲线以及荷载-应变曲线来分析管道的失效模式和失效机理;通过有限元分析结果与试验测试结果验证其准确性。结果表明:腐蚀缺陷使管道在三种不同荷载作用下的极限承载力均有所下降;针对文中所研究的管道及其腐蚀缺陷,在轴压载荷作用下管道承载力下降了18.4%,在弯曲载荷作用下管道承载力下降了20.96%,在轴压和弯曲复合载荷作用下管道承载力下降了13.3%;管道中腐蚀缺陷位置的管壁厚度减小,该位置应变发展迅速,首先进入塑性屈服状态,最终导致该腐蚀位置发生弹塑性屈曲失效。     

磁性形状记忆合金力磁耦合行为的唯象模型研究

论文基于热力学及耗散概念,推导了一种磁性形状记忆合金(MSMA)的力磁耦合三维唯象本构关系.采用内变量模拟微观相结构及磁结构的演化,考虑了马氏体相变过程及马氏体重定向过程.同时,论文摒弃了传统的单畴假设,运用双畴模型来模拟循环加载下的磁畴结构演化.根据文献中的二维加载情况的实验数据确定本模型的参数.数值模拟结果表明:论文的模型可以很好的捕捉磁性形状记忆合金的形状记忆效应、应变及磁化响应的滞后性.应变及磁化响应模拟结果明显比文献中的理论模型更加吻合实验数据,低磁场时尤为明显.     

软磁材料的力磁耦合本构的实验研究

磁性材料已经在新技术中起着重要的作用,研究这些磁性材料的力学规律对于磁性材料的应用和发展至关重要.软磁材料在工作状态时,一般受到机械应力场和电磁场双重耦合场的作用,其本构关系本质上是非线性的.这给理论模拟带来了很大困难.目前无论是从实验方面或者是理论模型方面,对软磁材料的力磁耦合本构关系的研究都很不成熟.本文用实验方法,研究了高纯度镍和锰锌复合铁氧体这两种传统软磁材料的力磁耦合本构关系.研制了力磁耦合加载设备,测量设备和监控设备.采用铁氧体粉末烧结方法,烧制了实验所需的圆柱状实验试件.实验结果表明,外加应力对镍和锰锌铁氧体材料的磁致应变具有重要影响,较大预加应力对镍的磁化强度产生较明显的影响.而外应力对锰锌铁氧体材料的磁化曲线影响很小.     

铁磁纳米结构磁化状态及其磁-力耦合效应的相场模拟

基于随时间变化的Ginzburg-Landau(TDGL)方程,建立了模拟铁磁材料磁-力耦合效应的相场模型。从弱解形式出发,推导出了相关控制方程的有限元格式,然后编制程序进行数值求解。由于有限元对复杂边界有良好的适用性,该模型可用于不同形状铁磁材料的畴结构模拟。通过相场模拟,发现铁磁纳米结构中的磁化会形成涡旋结构,与实验观察到的磁化涡旋结构符合较好。由非均匀磁化引起的结构的变形、应力等力学参量都可以通过模拟一并得到。本文结果表明,改变结构形状可以有效控制磁畴结构的形态,适当的外应力可以改变磁畴结构及其对外磁性的大小。     

多层岩土环境的溶洞智能识别方法研究

提出了一种基于双向长短期记忆(bidirectional long short-term memory, BiLSTM) 神经网络的多层岩土环境溶洞三维定量智能识别方法。首先,借鉴浅层地震反射波法原理,建立含有单个无填充球形孔洞的多层岩土结构模型,并计算桩锤激振下地表的加速度响应信号;其次,针对不同溶洞工况大量建模,以获取不同工况下的响应信号作为数据集;最后,基于BiLSTM设计了双数据通道分离架构网络模型,实现了对多层岩土环境下不同溶洞工况的定量识别。研究表明,本文所提出方法能够对不同岩土体结构下溶洞的三维位置和直径进行定量识别,且在3 m容差范围内的识别准确率达到了98%以上。

     

碳纤维复合材料(CFRP)加固含腐蚀缺陷的TT型管节点静力性能研究

对碳纤维复合材料(CFRP)加固含腐蚀TT型管节点进行支管轴向压力静力试验测试。为了研究加固后的效果,又对相同尺寸的未加固TT型管节点进行了试验测试。结果表明:采用CFRP对含腐蚀TT型管节点进行加固可以减小管节点相贯区域处的失效范围,缓解该处的应力集中现象,使主管表面的塑性变形和椭圆化程度得到改善;CFRP加固后管节点的极限承载力提升了22.7%,说明CFRP可有效地提高管节点的极限承载力。基于ABAQUS有限元分析软件,分别对加固前后的TT型管节点进行了仿真模拟,验证了模型(TT-1和TT-1-C)的正确性。参照海洋平台结构中所使用的TT型管节点尺寸参数范围,选取了60个不同尺寸参数的TT型管节点。利用有限元分析法,建立了不同层数的CFRP加固不同尺寸参数(支管与主管的管径比β、主管的径厚比γ)管节点的有限元分析模型。研究结果表明:采用国产碳纤维对海洋平台结构中不同尺寸参数的TT型管节点进行加固,其加固效果十分明显;当TT型管节点尺寸参数一定的情况下,随着CFRP粘贴层数n的增加,管节点的极限承载力随之提升;当CFRP粘贴层数n≥3时,84%的TT型管节点极限承载力的提高率均能达到...     

新型极地船用钢在模拟低温海水中的磨损-腐蚀耦合作用研究

分别采用正火和调质工艺对新型破冰船用低碳高强钢进行了热处理,并使用UMT-3多功能摩擦磨损试验机低温模块和摩擦电化学模块研究了其在低温模拟海水环境中不同外加电位下的磨损-腐蚀耦合行为.使用电子扫描显微镜和白光干涉显微镜对钢样的微观组织及磨痕形貌进行了表征,并对其在不同外加电位作用下的磨损-腐蚀机理进行了探讨.结果表明:两种热处理后的钢材的平均摩擦系数都随外加电位升高而降低,而磨痕深度、磨损量和腐蚀电流则随着外加电位升高而增加;钢材的开路电位随着磨损的发生逐渐负移,腐蚀电流密度增加;其中,经过正火处理的钢样磨痕表面主要出现剥落坑,而调质钢磨痕表面则主要出现了裂纹和腐蚀坑.正火钢磨损和腐蚀损失量所占比例分别为80.6%、19.4%,调质钢分别为55.1%、44.9%,两种钢材的磨损-腐蚀之间相互促进损失量ΔVW和ΔVC均为正值,证实磨损和腐蚀之间存在着相互协同作用.     

磁过滤真空弧源沉积技术制备C/C多层类金刚石膜及其摩擦磨损性能研究

采用磁过滤直流阴极真空弧源沉积技术在Si基体和GCr15基体表面制备了C/C多层DLC膜,通过X射线光电子能谱仪分析薄膜结构特征;用原子力显微镜观察C/C多层DLC膜的表面形貌;采用台阶仪测试薄膜厚度;利用纳米硬度仪测试薄膜纳米硬度;在销盘式摩擦磨损试验机上进行C/C多层DLC膜在大气下的摩擦性能评价,同时比较了单层DLC膜、TiN膜和C/C多层DLC膜的耐磨性能.结果表明:C/C多层DLC膜表面光滑、致密,厚度达0.7 μm,硬度高达68 GPa,与SiC球对摩时的摩擦系数为0.10左右,耐磨性明显优于单层DLC膜和TiN膜.