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基于液压鼓胀试验确定微试样的材料性能

塑性工程学报 2014年第3期21卷 116-121页

作者：朱兴来徐彤凌祥寿比南王汉奎南京工业大学机械与动力工程学院江苏省过程强化与新能源装备技术重点实验室南京211816 中国特种设备检测研究院北京100013

应用有限元对液压鼓胀试验进行模拟,通过SUS304材质的试样位移-载荷曲线的模拟值与试验值对比,验证有限元模型参数的准确性。考虑上夹持器在螺栓夹紧的同时发生微弱拱起,定义其几何模型由一段斜线和圆弧组成,并进行论证。提出了一种结... 详细信息

应用有限元对液压鼓胀试验进行模拟,通过SUS304材质的试样位移-载荷曲线的模拟值与试验值对比,验证有限元模型参数的准确性。考虑上夹持器在螺栓夹紧的同时发生微弱拱起,定义其几何模型由一段斜线和圆弧组成,并进行论证。提出了一种结合液压鼓胀试验和有限元两方面确定微试样材料性能的方法。对316L材料进行线性强化弹塑性模型简化,通过有限元分析计算得到的位移-载荷曲线逐步逼近试验位移-载荷曲线,反推出屈服强度和线性强化弹塑性模型的最优参数,并将其与相同材质相同厚度的材料拉伸试验得出的材料属性进行对比。

关键词：微试样液压鼓胀试验反向有限元

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微试样制样工装的研制

化工装备技术 2018年第6期39卷 45-47页

作者：孙建平何华马小岗江苏省特种设备安全监督检验研究院张家港分院

由于材料的微损检验方法能直接用于压力容器材料的性能检测,目前其已成为科研机构争相研究的课题。在取样、制样、试验三个子课题中,微试样的制样方法因为成品率低、成本高的限制,还未取得相关研究进展。针对样品特点,经研究及试验获得... 详细信息

由于材料的微损检验方法能直接用于压力容器材料的性能检测,目前其已成为科研机构争相研究的课题。在取样、制样、试验三个子课题中,微试样的制样方法因为成品率低、成本高的限制,还未取得相关研究进展。针对样品特点,经研究及试验获得了可靠的制样方法,并研制了一套制样工装(包含线切割、磨削、磨刃口三个夹持工装)。该套制样工装可以明显提高制样速度,同时提升样品的利用率,并且适应性广泛,可适用于非铁磁性材料。

关键词：压力容器微试样制样工装

微试样液压鼓胀法测管材12Cr1MoV、15CrMo力学性能试验研究

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中国化工装备 2022年第1期24卷 38-42页

作者：王飞左志全江苏省特种设备安全监督检验研究院张家港215600

针对管材12Cr1MoV、15CrMo两种材料,利用微试样液压鼓胀法进行测试,借助二倍斜率法和Rp0.2法对鼓胀曲线进行了解算,获取其屈服强度,并用多项式求导求取特征值法,解算其抗拉强度。结果显示,屈服强度结果偏差在10%以内,抗拉强度偏差在5%以... 详细信息

针对管材12Cr1MoV、15CrMo两种材料,利用微试样液压鼓胀法进行测试,借助二倍斜率法和Rp0.2法对鼓胀曲线进行了解算,获取其屈服强度,并用多项式求导求取特征值法,解算其抗拉强度。结果显示,屈服强度结果偏差在10%以内,抗拉强度偏差在5%以内,微试样液压鼓胀法可以较准确地求解管材12Cr1MoV、15CrMo的力学性能,是一种可行的测试方法。

关键词：微试样液压鼓胀管材屈服强度抗拉强度

基于微试样的长时服役电厂高温管道力学性能研究

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石油化工设备 2024年第5期53卷 1-6页

作者：包健左志全丁浩然彭剑江苏省特种设备安全监督检验研究院国家化工设备质量监督检验中心(江苏) 江苏张家港215600 常州大学机械与轨道交通学院江苏常州213164 江苏省能源动力高端装备工程研究中心江苏常州213164

采用小冲孔试验方法、显微硬度试验方法、金相组织分析方法对高温、高压工况下(服役温度为260℃±20℃、工作压力为27 MPa)服役11.5万h后的损伤15CrMo耐热钢管道进行材料研究。小冲孔试验结果表明,与无损伤15CrMo耐热钢管道相比,损伤15C... 详细信息

采用小冲孔试验方法、显微硬度试验方法、金相组织分析方法对高温、高压工况下(服役温度为260℃±20℃、工作压力为27 MPa)服役11.5万h后的损伤15CrMo耐热钢管道进行材料研究。小冲孔试验结果表明,与无损伤15CrMo耐热钢管道相比,损伤15CrMo耐热钢管道的小冲孔最大载荷和最大位移下降率分别为5.6%和5.89%。显微硬度分析结果表明,损伤15CrMo耐热钢管道内表面1 mm范围内存在8%的显微硬度升高,这与其内表面经历了长时的高温氧化损伤有关。金相组织分析结果表明,损伤15CrMo耐热钢管道内壁处由于高温氧化腐蚀,存在一定的晶粒脱落,易出现微裂纹,造成管道开裂。综合评价结果为,高温下长时服役对15CrMo耐热钢管道力学性能的损伤程度有限,材料能够保持良好的强度与塑性性能,未发生显著的力学性能退化与脆化,但管道内壁处的高温氧化损伤需引起关注,研究结果可为电厂高温管道的结构完整性评价提供参考。

关键词：管道材料力学性能损伤微试样

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小冲孔试验法的起源、发展和应用

机械强度 2000年第4期22卷 279-282页

作者：艾芒杨镇王志文华东理工大学化工机械研究所上海200237

起源于 8 0年代的小冲孔试验法具有无损取样的综合优势 ,能够利用尺寸极其微小的试样对服役材料进行失效分析和寿命评估。利用经验和分析的数据处理方法 ,它已成功地测试出多种材料的强度、塑性或延性指标 ,韧脆性转变温度DBTT(或FATT) ... 详细信息

起源于 8 0年代的小冲孔试验法具有无损取样的综合优势 ,能够利用尺寸极其微小的试样对服役材料进行失效分析和寿命评估。利用经验和分析的数据处理方法 ,它已成功地测试出多种材料的强度、塑性或延性指标 ,韧脆性转变温度DBTT(或FATT) ,断裂韧度KⅠC或JⅠC等 ,并具有潜在的评定其他力学性能 (包括蠕变性能、持久强度等 )的能力。由于小冲孔试样应力状态的高度不均匀 ,目前的工作集中在如何通过经验数据的积累和使用系统分析方法来提高与传统试样相关的准确性上。

关键词：力学性能微试样小冲孔试验法无损取样

小冲杆高温蠕变试验平台在力学实验教学中的应用

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实验力学 2021年第5期36卷 647-654页

作者：宋明杜传胜王炳英曹宇光马帅中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院山东青岛266580 中国石油大学(华东)材料科学与工程学院山东青岛266580

传统的蠕变力学实验方法已无法满足新工科背景下本科生与研究生创新性实验教学的需要,为了使本科生与研究生在开放性实验教学中掌握力学实验分析的基本方法与技能,基于小冲杆试验技术建立了一套微试样高温蠕变试验系统。该系统作为一个... 详细信息

传统的蠕变力学实验方法已无法满足新工科背景下本科生与研究生创新性实验教学的需要,为了使本科生与研究生在开放性实验教学中掌握力学实验分析的基本方法与技能,基于小冲杆试验技术建立了一套微试样高温蠕变试验系统。该系统作为一个科研平台,由常规单轴蠕变试验机与独立设计制造的微试样试验装置构成,能够为无法制备常规标准试样的新材料或薄膜材料提供高温力学性能试验数据。同时,该试验系统也是一个综合性的试验平台,基于该平台,可以完成室温小冲杆试验、微试样蠕变试验、大变形测量以及弹塑性本构分析等力学实验教学。微试样高温蠕变试验平台将力学实验与科学研究相结合,满足了新工科创新教育的要求,有利于培养学生独立分析与研究的能力,为其未来的科研工作打下基础。

关键词：小冲杆蠕变试验高温力学性能力学实验微试样

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高温蒸汽环境下P92钢的氧化蠕变性能研究

高温蒸汽环境下P92钢的氧化蠕变性能研究

作者：郎欣华东理工大学

学位级别：硕士

本研究采用微试样三点弯曲蠕变试验方法研究P92钢在600℃蒸汽环境中的氧化蠕变性能。自主研发设计微试样蠕变试验系统及试验方法,可以在不同气氛环境中进行三点弯曲等微试样蠕变试验。该系统具有取材少,温度稳定,载荷恒定和精度高等特... 详细信息

本研究采用微试样三点弯曲蠕变试验方法研究P92钢在600℃蒸汽环境中的氧化蠕变性能。自主研发设计微试样蠕变试验系统及试验方法,可以在不同气氛环境中进行三点弯曲等微试样蠕变试验。该系统具有取材少,温度稳定,载荷恒定和精度高等特点。得到了600℃空气和蒸汽环境中不同作用力下的蠕变曲线,求得空气中的稳态蠕变速率作用力曲线与蠕变参数B和n。结果表明,在短时间（200 h）内,随着氧化层厚度的增加,蠕变变形速率减小,蒸汽氧化形成的氧化层起到了保护作用,改善了材料的蠕变性能。得到600℃蒸汽中250 N作用力下的厚度氧化动力学曲线;用SEM观察氧化层表面形貌,存在很多小孔,成为输送金属元素或氧原子的氧化通道。受拉面的氧化层比受压面的厚,氧化层可以分为四层,其中两层为比较薄的过渡层,最外层主要是Fe的氧化物Fe3O4,第二层是过渡层,第三层是铁铬氧化物CrFe2O4,第四层是第三层与基体的过渡。并研究蒸汽氧化层形成机理。建立三点弯曲氧化蠕变模型,得到理论公式用于预测单面氧化蠕变和双面氧化蠕变。用试验数据与理论数据做对比,假设α=1则β=7.7。由此求得未氧化、单面氧化和双面氧化模型在不同时间和厚度下的氧化蠕变速率,与已知数据相吻合。

关键词： P92钢三点弯曲微试样蠕变蒸汽氧化

改良型CrMoV钢焊缝金属各向异性蠕变行为研究

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改良型CrMoV钢焊缝金属各向异性蠕变行为研究

作者：刘新平华东理工大学

学位级别：硕士

蠕变破坏是高温高压工作条件下焊接部件的主要安全隐患。高温服役的汽轮机转子是汽轮机的关键部件,其结构大型,锻造困难,常使用窄间隙焊接方法将多个锻件连在一起。受焊接过程中焊接冷热循环的影响,焊接接头的微观组织极不均匀,高温下... 详细信息

蠕变破坏是高温高压工作条件下焊接部件的主要安全隐患。高温服役的汽轮机转子是汽轮机的关键部件,其结构大型,锻造困难,常使用窄间隙焊接方法将多个锻件连在一起。受焊接过程中焊接冷热循环的影响,焊接接头的微观组织极不均匀,高温下表现出明显的各向异性蠕变特性,它像一个寿命削弱系数影响接头的结构完整性。但究其机理、影响和研究手段,国内外的系统研究还十分有限。本文以CrMoV钢焊接接头焊缝金属为研究对象,采用试验研究和数值模拟方法相结合的方法,系统研究了焊缝金属各向异性蠕变机理及其对接头蠕变损伤的影响。主要研究内容和结论如下：(1)对接头焊缝金属进行金相观察、透射电镜试验和硬度试验。金相试验结果显示,焊缝金属由柱状晶区、粗晶区、等轴晶区及焊缝中心等轴晶区组成;柱状晶和粗晶形状相似,柱状晶晶界模糊,而粗晶轮廓清晰,等轴晶颗粒清晰,而焊缝中心等轴晶并无明显晶界。透射电镜试验表明,焊缝内部的微观组织主要是条状和粒状贝氏体,且粗晶区、等轴晶区、柱状晶区及焊缝中心等轴晶区内的亚晶尺寸逐渐变小。显微维氏硬度测试结果表明,焊缝中心是焊缝最薄弱部位。(2)对焊缝金属环向、径向和轴向微平板试样进行拉伸试验。结果表明,环向、径向和轴向试样的抗拉强度依次降低。径向试样易在柱状晶区断裂,轴向试样易在焊缝中心等轴晶区断裂。(3)对焊缝金属焊道上的环向和径向、焊缝中心径向微圆棒试样进行蠕变试验。发现焊道上的环向、径向试样和焊缝中心径向试样的蠕变寿命及稳态蠕变速率依次降低,焊接接头具有明显的各向异性蠕变行为。结合蠕变断裂试样的断口分析、微观组织观察及有限元分析表明,粗晶区、等轴晶区、柱状晶区和焊缝中心等轴晶区的蠕变性能依次降低,焊接接头各向异性蠕变行为受柱状晶区、粗晶区、等轴晶区及焊缝中心等轴晶区应力重分布的影响。(4)基于改装后的材料蠕变行为原位测试系统,采用微平板试样,对焊缝金属焊道上的环向和径向试样进行蠕变试验。结果表明,微平板试样也可以表征焊缝金属的各向异性蠕变行为,它与微圆棒蠕变试样所测规律一致。

关键词：焊缝金属蠕变各向异性微试样微观组织结构

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微型试样液压鼓胀法测试材料力学性能的研究

微型试样液压鼓胀法测试材料力学性能的研究

作者：马昀晟华东理工大学

学位级别：硕士

本文对新型的微试样技术——“微型试样液压鼓胀法”进行了初步研究。该方法借鉴爆破片工作原理,对圆形薄片试样进行液压加载,使薄片鼓胀并爆破,在试验过程中,实时记录载荷-圆形薄片中心点位移曲线,通过此载荷-位移曲线上的特征载荷,以... 详细信息

本文对新型的微试样技术——“微型试样液压鼓胀法”进行了初步研究。该方法借鉴爆破片工作原理,对圆形薄片试样进行液压加载,使薄片鼓胀并爆破,在试验过程中,实时记录载荷-圆形薄片中心点位移曲线,通过此载荷-位移曲线上的特征载荷,以及爆破试样的形变,来关联材料传统拉伸试验所得的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率等,从而建立起测试材料力学性能的新型微试样试验技术。本文开发了相关试验装置,对Al、Ni201、16MnR.316L、SA240304、S30408、 SUS304等材料进行拉伸试验以及液压鼓胀试验,测试得到了载荷-试样中心点位移曲线,并从试验、理论及ANSYS模拟三方面进行了研究。本文的主要研究工作及成果包括：（1）合理确定了微型试样的尺寸,成功开发了能用于微型圆形薄片液压鼓胀试验的装置。（2）在大量材料试验基础上,建立了由新型微试样载荷-位移曲线以及试样母线断后伸长率、厚度减薄率估算材料力学性能的方法。（3）采用试验及数值模拟的方法,研究了试样厚度、火具倒角、加载速率等对试验结果的影响。研究表明,试样厚度对试验结果影响较大。

关键词：微试样液压鼓胀力学性能数值模拟