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温度循环载荷下药柱力学响应与累积损伤分析

推进技术 2024年

作者：杨庚袁杰红孙海涛申志彬国防科技大学空天科学学院空天任务智能规划与仿真湖南省重点实验室

针对机载固体火箭发动机在地面贮存和高空极端低温挂载的使用工况，开展了推进剂松弛及蠕变破坏试验获取相关材料参数，并基于热粘弹性本构，采用有限元法计算分析了药柱在温度循环载荷下温度场及力学响应，研究了挂飞时间对药柱温度场... 详细信息

针对机载固体火箭发动机在地面贮存和高空极端低温挂载的使用工况，开展了推进剂松弛及蠕变破坏试验获取相关材料参数，并基于热粘弹性本构，采用有限元法计算分析了药柱在温度循环载荷下温度场及力学响应，研究了挂飞时间对药柱温度场和应力应变场的影响规律，确定了某圆管星孔药柱危险点，并基于损伤模型对不同挂飞时间下发动机的失效挂飞次数进行了评估。结果表明，不同挂飞工况下药柱温度场和应变场分布规律相同，挂飞时间超过7 h后，药柱整体达到均匀温度场，此后随着挂飞时间的延长，应变增长幅度减弱；温度循环产生的交变热应力会导致药柱损伤累积，温度变化越快，造成的累积损伤越大，且随着挂飞时间的延长，失效挂飞次数逐渐缩短。

关键词：固体火箭发动机推进剂药柱温度循环力学响应损伤挂飞时间

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温度循环荷载下花岗岩微裂隙演化试验

科学技术与工程 2024年第6期24卷 2201-2207页

作者：王涛于海洋王辉张妹珠郝鹏灵樊爱彬魏志鹏中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室北京102249 中海油田服务股份有限公司油田生产研究院天津300459 武汉大学科学技术发展研究院武汉430072

花岗岩力学性能随环境温度的变化是岩石力学领域的热点问题,其微细观结构随温度的演化规律尚不清晰。基于现代化测试技术和实验设备设计了等幅值温度循环和峰值递增温度循环荷载,关注其作用下花岗岩微裂隙的衍生和扩展规律,并讨论了风... 详细信息

花岗岩力学性能随环境温度的变化是岩石力学领域的热点问题,其微细观结构随温度的演化规律尚不清晰。基于现代化测试技术和实验设备设计了等幅值温度循环和峰值递增温度循环荷载,关注其作用下花岗岩微裂隙的衍生和扩展规律,并讨论了风化程度的影响。研究结果表明峰值温度比循环次数对裂隙网络发展的影响更大,峰值递增的温度循环可促进表面裂隙的衍生,而风化在一定程度上可减弱温度荷载的影响。本文研究可促进对温度作用下岩石力学性能演化的认知。

关键词：花岗岩温度循环裂隙演化风化力学性能

TSV阵列在温度循环下的晶格变化对电学性能影响的研究

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电子元件与材料 2024年第1期43卷 47-54页

作者：梁堃王月兴何志刚赵伟中国工程物理研究院电子工程研究所四川绵阳621999 中国工程物理研究院计量测试中心四川绵阳621999

针对TSV(Through Silicon Via,硅通孔)热机械可靠性较差且其结构特性变化对电学性能影响情况不明的问题,基于一种TSV阵列叉指电极对样品开展了-55~125℃的温度循环试验,测试了温循后阵列电极的电学性能与边界绝缘性能变化,跟踪测试了TS... 详细信息

针对TSV(Through Silicon Via,硅通孔)热机械可靠性较差且其结构特性变化对电学性能影响情况不明的问题,基于一种TSV阵列叉指电极对样品开展了-55~125℃的温度循环试验,测试了温循后阵列电极的电学性能与边界绝缘性能变化,跟踪测试了TSV铜柱的几何尺寸变化,对比分析了试验前后TSV结构的形貌和晶格特性等衍化规律。结果表明,温度循环载荷导致了TSV-Cu晶粒向上生长、铜柱体积变大、微观结构缺陷产生以及电学性能退化;此外,还定量地构建了晶格特性变化对TSV阵列电极电学性能影响的关系架构,具有一定的工程意义。

关键词： TSV阵列温度循环绝缘性能微观缺陷晶格特性变化

温度循环作用后CFRP-混凝土界面黏结性能研究

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重庆交通大学学报（自然科学版） 2022年第10期41卷 69-76页

作者：赵少伟任梓炜郭蓉张家赫陈冰河北工业大学土木与交通学院天津300401

通过对温度循环作用后的36个试件进行双剪试验,分析温度循环次数、混凝土强度、CFRP板宽度和厚度等因素对界面黏结性能的影响,在Monti双线性模型基础上拟合,得到温度循环作用后界面黏结-滑移本构模型。结果表明:随着温度循环次数、混凝... 详细信息

通过对温度循环作用后的36个试件进行双剪试验,分析温度循环次数、混凝土强度、CFRP板宽度和厚度等因素对界面黏结性能的影响,在Monti双线性模型基础上拟合,得到温度循环作用后界面黏结-滑移本构模型。结果表明:随着温度循环次数、混凝土强度等级、CFRP板宽度和厚度的增加,界面最大剪应力会有不同程度的增大,其中温度循环次数对其影响较为显著,但随着温度循环次数的增加,界面最大剪应力的增长呈现放缓的趋势;黏结-滑移本构模型拟合值和试验结果吻合良好,修正的模型具有较高的可信度。

关键词：道路工程 CFRP-混凝土界面黏结性能温度循环界面剪应力黏结-滑移关系

温度循环对30CrMnSiNi2A钢力学性能的影响

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锻压技术 2023年第3期48卷 201-210页

作者：徐建新崔勇志刘兵飞中国民航大学科技处天津300300 中国民航大学航空工程学院天津300300 中国民航大学科技创新研究院天津300300

运用LRP500自控式温度循环疲劳仪研究了30CrMnSiNi2A超高强度钢在不同循环次数、不同温度区间处理后的屈服强度、抗拉强度等参数的变化规律。通过实验测试、理论计算和有限元仿真相结合的方法,研究了温度循环处理对30CrMnSiNi2A钢力学... 详细信息

运用LRP500自控式温度循环疲劳仪研究了30CrMnSiNi2A超高强度钢在不同循环次数、不同温度区间处理后的屈服强度、抗拉强度等参数的变化规律。通过实验测试、理论计算和有限元仿真相结合的方法,研究了温度循环处理对30CrMnSiNi2A钢力学性能的影响。结果表明:温度循环处理会降低30CrMnSiNi2A钢的屈服强度和抗拉强度,且温度循环区间越高、循环次数越多,材料力学性能下降越明显。基于实验数据,给出了考虑温度区间和循环次数下30CrMnSiNi2A钢的修正本构模型和有限元数值仿真结果。结果表明:保持循环次数为100次,温度区间在上限超过100℃后,温度每增加20℃,抗拉强度衰减0.65%,屈服强度衰减1.67%;保持温度区间为10~80℃,循环次数在600次以上时,循环次数每增加100次,抗拉强度衰减0.95%,屈服强度衰减1.94%。

关键词： 30CrMnSiNi2A钢温度循环本构模型屈服强度抗拉强度

功率模块压接型IGBT温度循环试验热负载施加方法

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中国电力 2023年第2期56卷 53-58,67页

作者：李标俊冷梅戴甲水王宁中国南方电网有限责任公司超高压输电公司天生桥局贵州兴义562400 荣信汇科电气股份有限公司辽宁鞍山114051

温度循环试验是研究功率模块压接型绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)特性的重要试验手段。为此,以柔直换流阀功率模块压接型IGBT为研究对象,结合理论计算与有限元仿真分析,提出了温度循环试验热负载施加方法... 详细信息

温度循环试验是研究功率模块压接型绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)特性的重要试验手段。为此,以柔直换流阀功率模块压接型IGBT为研究对象,结合理论计算与有限元仿真分析,提出了温度循环试验热负载施加方法,并获得相应的电输入目标参数。搭建了温度循环试验平台,对器件温度进行实时监测,综合对比分析功率模块受试IGBT器件的结温、壳温、散热器测温点温度数据。通过仿真结果验证了所提方法的有效性,可为同类型压接IGBT试验提供研究思路。

关键词：压接型IGBT 热老化有限元温度循环

温度循环下压实粗粒盐渍土水盐迁移与变形响应

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岩土力学 2022年第S2期43卷 74-84,94页

作者：陈伟志张莎莎李安洪中铁二院工程集团有限责任公司四川成都610031 长安大学公路学院陕西西安710064

“一带一路”规划的高速铁路频繁穿梭于盐质荒漠区,沿线优质不含盐路基填料极其匮乏。为解决粗粒盐渍土填筑高速铁路路基面临的技术难题,结合伊朗德伊高铁建设,以现场粗粒盐渍土路基填料为对象,开展了温度循环下压实粗粒盐渍土水盐迁移... 详细信息

“一带一路”规划的高速铁路频繁穿梭于盐质荒漠区,沿线优质不含盐路基填料极其匮乏。为解决粗粒盐渍土填筑高速铁路路基面临的技术难题,结合伊朗德伊高铁建设,以现场粗粒盐渍土路基填料为对象,开展了温度循环下压实粗粒盐渍土水盐迁移与变形响应试验研究。结果表明,每次温度循环后温度波幅值由土层浅表向深层土体衰减传递,土体埋深越浅、恒温时间越长,温度波幅值越大;水盐均匀分布的压实粗粒盐渍土经历多次温度循环后逐渐演化成非均匀分布,水盐向土体表面迁移聚集,越靠近土体表面水盐增量越大;前5次温度循环中压实粗粒盐渍土产生了塑性盐胀或塑性融沉,随着温度循环次数增加,盐渍土塑性盐胀或塑性融沉显著减小甚至消失;盐渍土层上设置非盐渍土层具有迟滞盐分向上迁移和消能减胀作用,粗粒盐渍土构筑高速铁路路基宜采用结构分层技术,非盐渍土层设置厚度一般不宜小于当地温度辐射影响显著深度;粗粒盐渍土路基设计宜考虑多次温度循环后形成的水盐非均质分布及其可能诱发的盐胀与融沉增大效应,路基压实度不宜过高。研究成果将为盐渍土地区高速铁路路基工程建造起到示范参考作用。

关键词：压实粗粒盐渍土温度循环水盐迁移盐胀融沉高速铁路路基工程

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温度循环对黏性土剪切特性影响的试验研究

温度循环对黏性土剪切特性影响的试验研究

作者：丁诗佳扬州大学

学位级别：硕士

在地热资源开发、核废料处理等工程中,需要考虑温度变化对土体力学性能的影响,如能量桩在服役过程中会经历循环往复的升-降温,导致桩周土体剪切强度等力学特性的改变,从而影响工程的安全性和稳定性,因此,研究温度循环对土体剪切特性的... 详细信息

在地热资源开发、核废料处理等工程中,需要考虑温度变化对土体力学性能的影响,如能量桩在服役过程中会经历循环往复的升-降温,导致桩周土体剪切强度等力学特性的改变,从而影响工程的安全性和稳定性,因此,研究温度循环对土体剪切特性的影响具有较重要的学术价值和实践意义。本文采用温控三轴仪,开展了不同条件下饱和黏土的温度循环试验,研究了黏性土的超孔压、剪切强度和有效应力路径等对温度的响应,并通过压汞仪、热重分析仪等仪器开展微观试验研究,得出了温度循环对土体的硬化作用与力学加-卸载的体积硬化机理的异同点,主要工作及结论如下:(1)对不同有效围压、超固结比和温度幅值条件下的高岭土分别进行温度循环,再开展固结不排水剪切试验,试验结果表明:在100kPa、200kPa和400kPa有效固结围压下,土样在温度循环后呈现出类似超固结土的特性,固结不排水剪切强度分别提高了 25.8%、22.1%和14.8%,强度的变化主要表现为粘聚力的提高,临界摩擦角基本保持不变;温度循环作用会加快超固结土在剪切阶段的孔压软化速率,但对超固结土的残余摩擦角大小和有效应力路径形态均没有影响,温度循环作用对OCR=2的弱超固结土的剪切强度有明显增强作用,而对OCR=8的强超固结土的剪切强度几乎没有影响;在20℃、30℃和40℃的温度增量下,温度循环作用对土体强度均有显著的提高作用,且提高幅度随着温度增量的提升而逐渐增大。(2)通过分析不同类别的黏性土在温度循环前后的固结不排水剪切试验结果,并与超固结土样的不排水剪切试验数据进行对比研究,结果发现:随着混合黏土中蒙脱石含量的提高,土样在不排水剪切阶段的孔压峰值逐渐降低,强度曲线也由应变硬化型过渡为应变软化型,对于20%和40%蒙脱石含量的混合黏土,土样抗剪强度的提高与温度循环过程中产生的塑性体积应变具有较好的对应性;对于高岭土试样,温度循环后土样的峰值强度与OCR=1.5的超固结土样相近,但两者在超孔压、有效应力路径及塑性体积应变增量等方面均有明显差异,表明温度循环对高岭土的硬化作用与超固结土的体积硬化机理有所区别。(3)对室温下的正常固结、超固结高岭土和温度循环后的正常固结高岭土,开展了电镜扫描试验、压汞试验和热重分析试验,并对压汞曲线和热分析曲线进行了重点研究,结果表明:温度循环对高岭土剪切强度的提高作用,是由于土体内结合水占比上升,加上土体孔隙破碎调整,通过结合水连接的强度增强,导致颗粒间相互移动需要克服的阻力变大;超固结作用造成的高岭土强度提升,是因为土体孔隙水排出,大孔隙减小,土颗粒之间相互靠得更近,增强了土体间的咬合作用和摩擦力。

关键词：黏土温度循环三轴试验剪切特性微观机理

腐蚀及温度循环对6061铝合金力学性能的影响

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锻压技术 2022年第7期47卷 243-252页

作者：刘兵飞罗雪航中国民航大学航空工程学院天津300300

为合理描述6061铝合金在腐蚀和温度循环下的应力流动行为,通过理论研究、实验测试和有限元仿真相结合的手段讨论了腐蚀及温度循环对6061铝合金力学性能的影响。实验研究结果表明:腐蚀和温度循环均可导致6061铝合金屈服强度和抗拉强度的... 详细信息

为合理描述6061铝合金在腐蚀和温度循环下的应力流动行为,通过理论研究、实验测试和有限元仿真相结合的手段讨论了腐蚀及温度循环对6061铝合金力学性能的影响。实验研究结果表明:腐蚀和温度循环均可导致6061铝合金屈服强度和抗拉强度的降低;且腐蚀液浓度越高、温度循环次数越多,材料力学性能下降趋势越明显。通过不同腐蚀和温度循环条件下应力-应变曲线的对比,修正了Johnson-Cook本构模型并标定了各项系数,得到了考虑腐蚀和温度循环下的修正本构模型,且理论模型与实验测试及有限元结果吻合良好;进而基于该本构模型,讨论了腐蚀时间和腐蚀浓度和温度循环次数对6061铝合金力学性能的影响。

关键词： 6061铝合金本构模型腐蚀温度循环屈服强度抗拉强度