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热冲击下四边简支浅壳的动态突跳行为

应用力学学报 2024年第3期41卷 621-628页

作者：孙伟何利文宁波大学机械工程与力学学院宁波315211

准确地分析和预测浅壳结构在热冲击下的动态稳定性和结构完整性,对于工程中普遍使用的壳结构的设计和优化具有重要意义。利用非线性浅壳理论,并使用Ritz法和Newmark直接积分法研究了内表面受热冲击作用的四边简支各向同性浅壳的动态突跳... 详细信息

准确地分析和预测浅壳结构在热冲击下的动态稳定性和结构完整性,对于工程中普遍使用的壳结构的设计和优化具有重要意义。利用非线性浅壳理论,并使用Ritz法和Newmark直接积分法研究了内表面受热冲击作用的四边简支各向同性浅壳的动态突跳(snap-through)行为。分析结果表明:浅壳在足够强的热冲击下会发生动态突跳,而在突跳前后都会发生较剧烈的热振动;Budiansky-Hutchinson准则可用于判定发生动态突跳的临界热冲击条件。

关键词：热冲击浅壳突跳 Budiansky-Hutchinson准则

热冲击高强钢焊接接头的低周疲劳及断裂机理研究

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兵器材料科学与工程 2024年第3期47卷 120-125页

作者：乐美玉杨耀宁欧振敏武汉工程大学邮电与信息工程学院湖北武汉430073 云南大学建筑与规划学院云南昆明650500

为了研究热冲击下高强钢焊接接头的低周疲劳性能及断裂机理,用电弧焊焊接Q345结构钢,分别在-20~400℃、-40~650℃、-60~900℃下对焊接接头进行循环冲击,用疲劳试验机加载低周疲劳载荷,分析热冲击温度对低周疲劳性能及疲劳强度的影响,并... 详细信息

为了研究热冲击下高强钢焊接接头的低周疲劳性能及断裂机理,用电弧焊焊接Q345结构钢,分别在-20~400℃、-40~650℃、-60~900℃下对焊接接头进行循环冲击,用疲劳试验机加载低周疲劳载荷,分析热冲击温度对低周疲劳性能及疲劳强度的影响,并用扫描电子显微镜等分析焊接接头的断裂机理。结果表明:相同疲劳加载次数下,焊接接头的总应变幅值随热冲击循环次数的增加匀速下降;相同热冲击循环次数下,疲劳加载次数越多,焊接接头的应变幅值越小;相同疲劳加载次数和相同热冲击循环次数下,随冲击温度范围的扩大,焊接接头的总应变幅值逐渐减小,但总应变幅值整体变化与冲击温度范围正相关。

关键词：高强钢焊接接头热冲击低周疲劳断裂机理抗压强度

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热冲击下含缺陷超高压管的弹塑性有限元分析

力学季刊 2024年第1期45卷 222-229页

作者：刘洋郑雅芳赵力伟孙欣辽宁方大工程设计有限公司苏州分公司江苏苏州215100 杭州杭氧透平机械有限公司浙江杭州310000 温州市特种设备检测科学研究院浙江温州325007 浙江树人学院城建学院浙江杭州310015

含有轴向裂纹的内压管,在热冲击作用下产生的热应力会使应力场发生变化,塑性极限内压也将发生变化.对热冲击下的外壁含有缺陷的超高压聚乙烯反应管的瞬态温度场和应力场进行有限元模拟.利用扩展有限元法,得到裂纹扩展过程中裂纹尖端的... 详细信息

含有轴向裂纹的内压管,在热冲击作用下产生的热应力会使应力场发生变化,塑性极限内压也将发生变化.对热冲击下的外壁含有缺陷的超高压聚乙烯反应管的瞬态温度场和应力场进行有限元模拟.利用扩展有限元法,得到裂纹扩展过程中裂纹尖端的应力场云图.将单独内压作用时得到的塑性破坏压力值与PCORRC(Problem Context Opinion Reason Refutation Conclusion)准则的预测值进行一致性对比,验证有限元模型和采用的损伤失效准则的有效性.在热-力耦合场中,通过对裂纹前沿各位置的单元的瞬态应力以及反应管极限内压的分析,显示出瞬态温度效应对结构的承载力影响较大.热冲击下管子内壁的自增强作用使得具有外裂纹的反应管更容易产生塑性破坏.

关键词：热冲击超高压管扩展有限元法极限内压

热冲击对燃煤电厂袋式除尘滤料织物性能的影响

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环境工程 2023年第3期41卷 84-89,102页

作者：郭二宝吕梅群刘兴成荣鼐安徽建筑大学安徽省绿色建筑先进技术研究院合肥230601 安徽建筑大学建筑室内热湿环境实验室合肥230601 中冶赛迪上海工程技术有限公司上海200940

为研究不同温度的热冲击对PPS+PTFE复合滤料及其覆膜后的织物性能的影响,对比160,180,200℃条件下滤料热处理24 h后,滤料热收缩性、特征孔径、孔径分布以及过滤性能的变化。结果表明:经纬向热收缩率随着温度的升高而增加;且覆膜后低于... 详细信息

为研究不同温度的热冲击对PPS+PTFE复合滤料及其覆膜后的织物性能的影响,对比160,180,200℃条件下滤料热处理24 h后,滤料热收缩性、特征孔径、孔径分布以及过滤性能的变化。结果表明:经纬向热收缩率随着温度的升高而增加;且覆膜后低于未覆膜前;未覆膜时随着温度升高,中值孔径先减小后增加,最小孔径增加,在200℃时最小孔径增加至12.08μm;覆膜后,随着温度升高,中值孔径和最小孔径均先增加后减小;受特征孔径和孔径分布的影响,未覆膜时,未加热滤料的孔径分布最为集中,主要分布在12.54~13.25μm,其对0.7~2.5μm的PM2.5分级过滤效率可达到70%以上,高于3组加热后的过滤效率;覆膜后,200℃下的孔径分布最为集中,分级过滤效率最高,对0.5~2.5μm的微细颗粒物分级过滤效率可达到80%以上。

关键词：热冲击热收缩率孔径分布特征孔径过滤性能

热冲击环境下涂层/基底界面的微观形貌及元素扩散规律研究

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航空制造技术 2023年第19期66卷 14-21页

作者：杨来侠高伟赵晋超高扬徐超西安科技大学西安710054

针对热障涂层在高温环境中长期服役的需求,研究热障涂层在热冲击环境下涂层/基底界面形貌演变及元素扩散规律。通过自主搭建的石英灯加热平台对热障涂层进行热冲击试验。利用SEM和EDS对热冲击后涂层/基底界面的微观形貌及元素分布进行分... 详细信息

针对热障涂层在高温环境中长期服役的需求,研究热障涂层在热冲击环境下涂层/基底界面形貌演变及元素扩散规律。通过自主搭建的石英灯加热平台对热障涂层进行热冲击试验。利用SEM和EDS对热冲击后涂层/基底界面的微观形貌及元素分布进行分析,利用Boltzmann-Matano扩散模型计算了涂层/基底界面Al元素的扩散系数。结果表明,沉积态的热障涂层中黏结层(BC)主要由β和γ相组成,并且在涂层/基底界面已经出现扩散区;随着热冲击试验的进行,Al元素快速消耗致使BC层和基底间Al元素浓度梯度转变,Al元素开始向外扩散,部分拓扑密堆(TCP)相中富集的难熔元素可以重新固溶到基底中,最终各元素在界面区的分布逐渐均匀;Al元素的扩散系数在热冲击试验开始前为正值,到600次热冲击循环后为负值,且扩散系数的最大值均出现在涂层/基底界面处,距离界面越大,扩散系数就越低。

关键词：热障涂层(TBCs) 热冲击元素扩散扩散系数拓扑密堆相(TCP)

极端热冲击和电流密度耦合Sn-3.0Ag-0.5Cu焊点组织演变

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机械工程学报 2022年第2期58卷 291-299页

作者：李胜利任春雄杭春进田艳红王晨曦崔宁蒋倩哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室哈尔滨150001 中国长城工业集团有限公司北京100089 北京航天长城卫星导航科技有限公司北京100089

深空探测环境中电子设备焊点面临极端温度和电场耦合的严峻考验。在−196~150℃极端温度热冲击和1.5×10^(4) A/cm^(2)电流密度的耦合载荷下,对Sn-3.0Ag-0.5Cu焊点的微观组织演变规律和电流拥挤效应进行分析,描述焊点微观组织演变及电阻... 详细信息

深空探测环境中电子设备焊点面临极端温度和电场耦合的严峻考验。在−196~150℃极端温度热冲击和1.5×10^(4) A/cm^(2)电流密度的耦合载荷下,对Sn-3.0Ag-0.5Cu焊点的微观组织演变规律和电流拥挤效应进行分析,描述焊点微观组织演变及电阻变化之间的联系。试验结果表明,热冲击前期,阳极处IMC厚度呈抛物线规律增加,其成分为Cu_(6)Sn_(5);阴极处IMC厚度减小且成分也为Cu_(6)Sn_(5)。随着热冲击次数的增加,电子风力和应力梯度的方向一致的焊点阳极处IMC厚度持续增厚,阴极处界面IMC不断消融;当二者方向相反时,焊点阳极处界面IMC厚度开始减薄,阴极处界面IMC厚度明显增加,焊点电阻有所增加,且在焊点的电流输入端还出现了电流集中效应。此外,双层IMC之间贯穿焊点的疲劳裂纹导致了焊点失效,焊点的电阻值达到无穷大。

关键词： Sn-3.0Ag-0.5Cu焊点极端温度热冲击电流金属间化合物

高温花岗岩热冲击后力学特性及损伤演化规律研究

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工程科学学报 2022年第10期44卷 1746-1754页

作者：郭奇峰钱志海潘继良席迅蔡美峰北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083

在干热型地热资源开发过程中,高温岩石面临遇水冷却引起的热冲击损伤问题.为了研究高温花岗岩在热冲击作用后的力学特性和损伤演化规律,开展了25~600℃范围内不同温度热冲击作用下花岗岩试件的单轴压缩试验,获得了热冲击花岗岩试件的应... 详细信息

在干热型地热资源开发过程中,高温岩石面临遇水冷却引起的热冲击损伤问题.为了研究高温花岗岩在热冲击作用后的力学特性和损伤演化规律,开展了25~600℃范围内不同温度热冲击作用下花岗岩试件的单轴压缩试验,获得了热冲击花岗岩试件的应力-应变关系;提出了一种考虑初始热冲击损伤与加载期间试件微元破裂损伤相结合的热-力耦合损伤本构模型,并对统计损伤本构模型的相关参数进行了理论求解;考虑热冲击损伤引起的孔隙结构劣化效应,引入压密系数对热冲击花岗岩的本构关系进行了修正;通过试验应力-应变曲线对模型的有效性进行了对比和验证,讨论了温度水平对热冲击花岗岩单轴压缩损伤演化规律的影响.研究结果表明,随着热冲击温度的升高,花岗岩试件的初始热损伤不断增大,应力-应变曲线具有明显的非线性压密阶段;引入压密系数修正的统计损伤本构模型能够更加准确地表征热冲击花岗岩在初始加载阶段的非线性压密特征;在热冲击温度较低时,损伤变量演化曲线上升较为陡峭,随着热冲击温度的升高,曲线上升速率逐渐变缓并由非线性向线性转变.

关键词：地热热冲击花岗岩损伤演化本构模型

热冲击花岗岩力学响应及损伤特征显微CT实验研究

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煤炭科学技术 2023年

作者：王嘉敏王守光李向上卜墨华栾兆龙张鹏煤炭科学研究总院有限公司深部开采与冲击地压防治研究院中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室

在深部地热资源开发过程中，通常利用低温流体的冲击作用诱导高温岩石热破裂来提高储层的渗透特性。为了揭示热冲击作用下岩石的损伤破裂机理，对高温加热后的花岗岩(20 ℃、150 ℃、300 ℃、450 ℃、600 ℃和750 ℃)进行了自然冷却和... 详细信息

在深部地热资源开发过程中，通常利用低温流体的冲击作用诱导高温岩石热破裂来提高储层的渗透特性。为了揭示热冲击作用下岩石的损伤破裂机理，对高温加热后的花岗岩(20 ℃、150 ℃、300 ℃、450 ℃、600 ℃和750 ℃)进行了自然冷却和水冷却处理，并对处理后的花岗岩开展了波速测试、单轴压缩试验和CT扫描实验，探讨了热冲击作用对花岗岩纵波波速、抗压强度、弹性模量等力学参数以及细观结构损伤的影响。研究结果表明：①随着热处理温度升高，花岗岩的纵波波速、抗压强度与弹性模量逐渐减小，峰值应变逐渐增加，且相比于自然冷却，水冷却作用后岩石的波速与力学性质劣化更显著。②通过CT扫描实验，获得了不同加热温度与热处理方式作用下花岗岩的孔裂隙结构空间分布特征，可以直观反映岩石细观结构的热损伤程度。当热处理温度小于等于450 ℃时，花岗岩扫描切片中的热致裂纹数量较少，裂隙连通性较差；超过450 ℃后，花岗岩内部微裂纹快速发育和扩展，并逐渐有形成裂隙网络的趋势，且水冷却对花岗岩的细观损伤致裂效果更明显。③基于三角网格离散技术，结合椭球模型重构算法和裂隙张量计算理论，对热冲击后花岗岩的三维裂隙场进行定量表征，并建立了裂隙组构张量与峰值强度的关系，进一步揭示了热冲击花岗岩细观结构对其力学性质的影响机理。

关键词：花岗岩热冲击力学性质 CT扫描细观结构裂隙张量

Ni60与NiCr-%Cr_(3)C_(2)涂层的机械和热冲击性能对比研究

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表面技术 2023年第4期52卷 436-445页

作者：赵青山宋学平李来军曹文辉柴廷玺兰州石化职业技术大学机械工程学院兰州730060 兰州城市学院培黎机械工程学院兰州730070

目的合理选择涂层材料,以提高5CrNiMo热作模具的使用寿命。方法采用超音速火焰喷涂制备Ni60和NiCr-Cr_(3)C_(2)涂层,对比研究2种粉末所获涂层的微观组织结构、力学性能及机械冲击和热冲击性能。结果Cr_(3)C_(2)硬质颗粒可大幅度提高涂... 详细信息

目的合理选择涂层材料,以提高5CrNiMo热作模具的使用寿命。方法采用超音速火焰喷涂制备Ni60和NiCr-Cr_(3)C_(2)涂层,对比研究2种粉末所获涂层的微观组织结构、力学性能及机械冲击和热冲击性能。结果Cr_(3)C_(2)硬质颗粒可大幅度提高涂层的硬度,在喷涂过程中,Cr_(3)C_(2)硬质颗粒在撞击过程中具有更高的压应力,促进了喷丸效应,使20%NiCr-80%Cr_(3)C_(2)涂层内部及与基体结合界面无明显裂纹。因而,与Ni60涂层相比,20%NiCr-80%Cr3C2涂层具有较高的表面显微硬度(818.9HV)和结合强度(64.04MPa)。机械冲击试验后,20%NiCr-80%Cr_(3)C_(2)涂层因具有优异的力学性能,被冲击区域的宏观裂纹较少,且未发生明显剥落。2种涂层机械冲击失效的主要机理为高载荷冲击所致的涂层塑性损伤与断裂。由于20%NiCr-80Cr_(3)C_(2)涂层中存在大量的Cr_(3)C_(2)脆性相,使其同时发生次要的脆性断裂。100次循环热冲击后,2种涂层均未发生剥落,但Ni60涂层表面呈黑蓝色和凹凸不平,表明NiCr-Cr_(3)C_(2)涂层具有更好的抗热冲击能力。结论20%NiCr-80%Cr_(3)C_(2)涂层具有更优的微观组织、力学性能、机械冲击和热冲击性能。

关键词：涂层 HVOF 模具钢机械冲击热冲击