高强度钢材对接焊缝拉伸性能试验研究

为考察不同匹配形式下国产高强钢对接焊缝的基本力学性能,对Q460D及Q690D焊接试件进行了静力拉伸试验。结果表明:对Q345B与Q460D及Q690D连接,在低强和等强两种匹配形式下的屈服强度和极限抗拉强度比较接近,极限强度比Q345B母材分别提高了约4.4%和6.5%,断裂位置在热影响区和母材区,说明不同强度钢材的混合焊缝连接,选用低强匹配的焊条能保证连接强度;焊缝区不先于母材断裂。对于Q460D和Q690D同种钢材对接焊缝连接,采用等强匹配试件的极限抗拉强度比低强连接分别提高了16%和14%,应变达到4.9%~11.9%,即达到极限强度值,说明同种钢材采用等强匹配的焊条,连接接头在承载力提高的同时,延性有所降低。     

不同强度钢材螺栓连接承载性能试验研究

通过两组不同强度等级钢材螺栓连接接头的静力拉伸试验,分析了材料匹配性、螺栓布置方式和间距对混合接头承载性能的影响,并与规范理论值进行了对比,讨论了规范计算公式的适用性。研究表明:螺栓横向布置时,试件承载力随螺栓端距、边距、间距的增大而增大,ANSI规范拟合趋势比较接近,EC3规范偏保守;螺栓纵向布置时,连接的承载力仅随边距的增大线性增大,此时EC3规范拟合效果较好。基于理论分析与试验数据,给出了适用于不同强度钢材混合接头的连接构造建议。高强度钢材能显著增加钢材强度利用率,间接提高孔壁承压强度设计值,混合连接的承载力计算完全沿用普通钢材的设计方法,会导致计算值偏低。     

含表面裂纹铝合金焊缝低温断裂性能

本文采用表面裂纹法，利用自行研制的低温多试样拉伸装置，研究了一种航天铝合金材料的焊缝在低温下（２０Ｋ）的断裂性能，并对断口进行了电镜显微分析，为提高质量的焊接提供了依据。     

低温对碳纤维复合材料弯曲性能影响试验研究

由于航天运载器的轻量化需求,高性能碳纤维增强环氧树脂基复合材料(CFRP)已经应用于液体燃料贮箱的研制,但其服役环境苛刻,往往要经受-183~-253 ℃的超低温或多次低温循环过程．目前,对CFRP的低温力学性能,尤其是常-低温循环力学性能的研究仍比较局限,这制约了CFRP燃料贮箱的设计和研制进程．本文针对一种液氧相容的环氧树脂体系,采用热压罐工艺制备了CFRP单向板,并测试其在25 ℃、-55 ℃、 -120 ℃和-183 ℃下的弯曲力学性能．结果表明,弯曲强度和模量均随着温度降低而提高,当温度从25 ℃降低到-183 ℃时,弯曲强度提高约66.7 %,弯曲模量提高约10.3 %．同时,本文也研究了室温-液氧循环50~200次对弯曲力学性能及微裂纹萌生的影响．结果表明,200次循环后,单向板的弯曲强度基本没有降低,并且内部也无微裂纹产生．本文研究表明,该CFRP体系具有较为优异的低温力学性能和耐低温循环性能,在液体燃料贮箱领域有着巨大应用潜力．     

CTOD试验焊缝表面开缺口试样裂纹前沿平直度研究

对于裂纹尖端张开位移(CTOD)试验,焊缝试样中预制疲劳裂纹前沿平直度直接影响了试样制备的合格率,是试验的关键难题之一．试验中常对试样进行预处理以提高裂纹前沿平直度,但由此也使试验结果与实际情况产生一定差异．本文深入研究规范BS7448: Part2中对焊缝试样取样方向的规定,对表面开缺口试样裂纹尖端焊接残余应力进行分析,运用大型有限元软件ANSYS模拟90mm厚钢板焊接过程,求解了横向残余应力沿板厚方向及焊缝方向的分布规律,研究出横向残余应力分布是影响焊缝试样预制裂纹前沿平直度的主要原因,并通过试验进行验证．试验结果表明,表面开缺口试样可不经过局部韧带压缩等预处理而得到合格的裂纹前沿平直度,试验不改变原焊缝残余应力,可测得更加接近焊缝实际情况的CTOD韧度值,给CTOD试验中合理选取焊缝试样取样方向提供了新思路．     

摄像测量技术在国防试验与航天器对接中的应用研究

摄像测量技术正在迅速发展和得到广泛应用,在国防试验和航天飞行任务中发挥着不可替代的作用.本文介绍了作者近年来在该领域所做的应用研究,包括在火箭、导弹发射试验,冲击、碰撞等过程中的动态目标运动测量;针对航天航空和力学工程领域的视频图像实时分析;飞行器三维运动测量以及对接航天器位置和姿态的实时测量.在这些应用中都实现了高精度测量.较近期研发并应用于航天器对接光学测量项目中的算法,对相机参数进行平差修正,能有效地抑制像机参数扰动,具有很强的鲁棒性.     

低温环境下轮轨材料滚动磨损模拟试验研究

针对高寒地区温度环境特点,设计了低温环境轮轨磨损模拟试验装置,实现了低温环境下轮轨滚动磨损模拟试验,对比研究了室温(23~25℃)及–60℃试验温度下轮轨试样的滚动摩擦系数、磨损量、硬度及表面损伤等变化情况.结果表明:与室温环境条件相比,低温环境条件下轮轨材料的摩擦系数、磨损量均明显增大;低温环境下试验后轮/轨硬度比较室温环境下增大,车轮硬化情况严重;随温度的降低,轮轨试样的表面磨痕呈现出不同的损伤机制;所设计低温环境轮轨磨损模拟试验机可用来评价不同低温环境下车轮与钢轨材料摩擦磨损行为.     

DWY—I型低温油泥试验仪的研制与低温油泥分散性试验方法研究

通过对模拟窜气技术的更新，研制成功一种具有双通道反应体系的ＤＷＹ－Ｉ型低温油泥试验仪，并且在这种试验仪上，对影响试验结果的温度、时间、引发剂用量、模拟窜气中ＮＯｘ的含量和水分等因素进行了优化筛选，建立了一种评价油品低温分散性能的实验室模拟试验方法，以ＮＯ在线合成ＮＯ２替代常用的气瓶ＮＯ２，解决了气源流量不稳定、容易泄漏和污染环境等问题，而且模拟窜气的控制精度约为１％．在选定的试验条件下，ＤＷＹ－Ｉ型低温油泥试验仪能有效地区分不同级别油品的分散性，试验的平行性和重复性都相当好，并与ＭＳ程序ＶＤ台架试验具有良好的相关性     

基于等效结构应力法的铸钢分叉节点环形对接焊缝的疲劳分析

为了掌握铸钢分叉节点与构件连接时焊缝的疲劳性能,利用等效结构应力法对铸钢分叉节点的环形对接焊缝进行了疲劳分析。通过等效结构应力场和缺口应力场确定网格不敏感结构应力,并综合考虑裂纹扩展、缺口应力和疲劳寿命等影响因素,实现等效结构应力的转化,再结合疲劳设计主S-N曲线对焊缝的疲劳寿命进行计算;在ABAQUS静力分析的基础上,利用基于等效结构应力法原理而开发的有限元分析软件FE-SAFE/VERITY,对铸钢分叉节点环形对接焊缝的疲劳寿命进行了分析。研究结果表明:铸钢分叉节点主管端部的环形对接焊缝最危险处的循环次数为105.711;等效结构应力法具有网格不敏感性,利用等效结构应力法能够较好地预测铸钢分叉节点环形对接焊缝的疲劳寿命。     

锅炉用钢材强化规律的实验研究

通过对六种锅炉用钢材的实验研究,得到了材料屈服的一些特点,给出了在沿一定加载路径的拉压循环载荷作用下材料的强化规律,以及在拉伸和压缩时材料所表现出的不同性质。     

高强度榴弹钢的破片机理研究

对高强度榴弹钢５０ＳｉＭｎＶＢ和５８ＳｉＭｎ的破片机理进行了研究。破片的表面形貌和组织变化表明，在初始阶段，榴弹内壁破片裂纹沿法线与半径方向呈／４夹角的平面绝热剪切而形成。５０ＳｉＭｎＶＢ钢的晶界弱化使其临界绝热剪切应变小于５８ＳｉＭｎ钢，从而表现出两者破片质量分布的差异。     

宽幅钢箱梁环焊缝焊接顺序优化研究

基于热弹塑性有限元法,采用ANSYS软件建立了网格疏密过渡的单箱五室钢箱梁壳单元模型;结合高效的分段移动热源,实现了对大型复杂长焊缝结构焊接全过程的数值模拟,并定性对比了宽幅钢箱梁在不同的环焊缝焊接顺序下顶板和底板的变形情况.分析结果表明:腹板焊缝的焊接顺序对竖向最大变形值(绝对值)的影响不大,其值主要取决于顶板和底板...     

铝制容器焊缝超声阵列成像方法研究

针对铝制容器焊缝内部缺陷检测问题,本文提出一种基于斜入射的超声阵列全聚焦成像方法。基于斯涅尔定律,研究了超声波在界面中的传播特性,确定了引入楔块下声束的传播路径,并将提出的斜入射超声阵列全聚焦成像技术用于铝制容器焊缝缺陷检测。仿真和实验结果表明,利用该方法可很好地实现焊缝中缺陷的检测。本文研究工作为焊接构件安全评价提供了可行的技术方案。     

高强度液晶高分子纺丝纤维取向机制研究

在取向运动输运方程基础上，研究液晶高分子纺丝拉伸流动取向特征、定常取向运动和非定常运动．应用拉格朗日方法研究了轴对称纺丝拉伸流动稳定性．得出液晶高分子纺丝拉伸中分子取向有较高的稳定性，其取向运动具有高抗解取向性，较易形成高取向度，这是制成高强度和高模量纤维、薄膜和模塑制品的基础．     

先进高强度钢的断裂失效准则研究

先进高强度钢(AHSS)是通过相变获得高强度的应用前景最好的汽车轻量化材料.与传统深拉钢相比,AHSS韧性相对较低,在冲压成形过程中容易发生断裂,阻碍了它在汽车上的广泛应用,因而AHSS的断裂失效研究成为当前国内外研究的热点.论文以AHSS的代表钢种双相钢(DP)为研究对象,通过试验与数值计算相结合的方法研究其在不同三轴应力状态下的失效特性,尝试寻找一个适用于它的失效准则,用于其断裂失效的预测.     

反应堆贯穿件J形焊缝残余应力研究

焊接残余应力是引起应力腐蚀开裂的主要原因,准确地掌握残余应力的分布是对结构完整性评定的关键.为了探明反应堆压力容器顶盖控制棒驱动机构（control rod drive mechanism,CRDM）贯穿件J形焊缝残余应力的分布,本研究加工两个CRDM贯穿件实验模拟件,采用盲孔法测试两个J形接头的焊接残余应力.通过实验探明了CRDM贯穿件焊缝残余应力的分布规律,为反应堆压力容器结构完整性的研究提供必要参考.     

30CrNi4MoA新钢材结构疲劳特性和寿命研究

本文对我国最新研制成功的高强度、高韧性钢30CrNi4MoA 和40CrNiMoA 钢,进行了对比疲劳试验和分析比较,然后进行了疲劳寿命估算.试验和分析结果表明:新研制的30CrNi4MoA 钢比传统的40CrNiMoA 钢疲劳性能优越,而且比国外同类型的30NCD16钢疲劳性能好.     

U71MnK钢轨焊缝滚动接触磨损性能研究

对U71Mn K钢轨焊缝及母材在滚动接触疲劳条件下进行模拟试验,对比研究了钢轨焊缝及母材在滚动接触过程中的材料磨损演变行为.结果表明:以U71Mn K为基材的钢轨焊缝部位与非焊缝部位的磨损性能及组织结构在磨损前后均存在显著差异.由于组织结构和力学性能的差异,焊缝区硬度低于非焊缝区,焊缝区摩擦系数、磨损量、磨损率均大于非焊缝区.与非焊缝区相比,钢轨焊缝区容易产生犁沟乃至波磨,表面粗糙度增大,剥落损伤、裂纹、塑性变形严重,磨损性能变坏.无论焊缝区还是非焊缝区,其先前的磨损细化了组织,改善了其磨损性能,减弱了其后的摩擦损伤.     

高强度钢的超高周疲劳裂纹扩展模型研究

当疲劳寿命在106或107周时,W(o)hler S-N曲线被看作渐近于水平轴,107的疲劳强度被看成是疲劳极限.现代应用要求延长零件的工作寿命,实际齿轮部件应用超过107循环的疲劳失效.论文应用压电超声疲劳试验机对经过热处理和渗碳处理后的低铬合金钢材料进行研究,采用红外摄像仪观测试件表面的温度场随疲劳裂纹萌生和扩展的过程.试验条件是室温,应力比为0.1(R=0.1),频率为20 kHz.通过对表面渗碳处理后试件的断口分析,探讨表面渗碳处理、微观结构和与杂质有关的断裂机理,根据Paris公式建立超高周疲劳裂纹扩展模型.对裂纹扩展过程中裂纹尖端的塑性区的分析结果,结合传热学原理,建立热耗散模型,有限元方法的数值解结果较好地符合红外摄像仪的观测的试验结果.     

38Cr MoAl高强度钢KIC值的实验研究

本文用三点弯曲试件对不同a/W值的高强度钢38CrMoAl的临界应力强度因子K_(Ic)值进行了系列的实验研究,实验结果表明:a/W值减小,则材料的K_(IC)值增大.当a/W=0.1时,其K_(lC)值为a/W=0.5的1.2倍.另外,还对a/W值不同时实验中应注意的一些问题,进行了探讨.