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蚀坑尺寸对高强钢绞线应力集中影响研究

太原科技大学学报 2024年第2期45卷 217-222页

作者：程海根王文峰华东交通大学土木建筑学院南昌330013

使用有限元软件ABAQUS 6.14-1建立1860级七丝高强钢绞线的实体模型,并在其上预设蚀坑,针对应力集中现象做仿真分析。通过改变半圆球蚀坑和三轴椭球体蚀坑的尺寸参数,研究其对应力集中的影响,并在椭球蚀坑中综合比较长宽深对高强钢绞线... 详细信息

使用有限元软件ABAQUS 6.14-1建立1860级七丝高强钢绞线的实体模型,并在其上预设蚀坑,针对应力集中现象做仿真分析。通过改变半圆球蚀坑和三轴椭球体蚀坑的尺寸参数,研究其对应力集中的影响,并在椭球蚀坑中综合比较长宽深对高强钢绞线应力集中系数的影响程度。结论如下:在半圆球蚀坑中,逐步增大半径尺寸,应力集中系数也随之增大。在蚀坑半径较小的时候,增长速度较快,当尺寸增大到一定值后,增长速度变缓。在椭球蚀坑中,长度增加,应力集中系数随之不断减小,而宽度和深度增加,应力集中系数则随之增大,对各尺寸变化所对应的应力集中系数进行拟合,都表现出明显的线性关系。其中,深度对应力集中影响最大,而宽度因子和长度因子差异不大。对比蚀坑对钢丝的影响规律并结合吊杆疲劳试验结果,验证了模型的可靠性。

关键词：高强钢绞线蚀坑应力集中模拟分析

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旋转抛物-锥形蚀坑模型及其应用

北京航空航天大学学报 2022年第11期48卷 2230-2240页

作者：刘德俊田干金国锋杨正伟任碧云魏花丽火箭军工程大学导弹工程学院西安710025 西安航天复合材料研究所西安710025

点蚀是腐蚀介质环境中金属性能劣化的主要形式之一。蚀坑导致的应力集中会使结构整体强度退化,降低结构的安全性和可靠性。因此,准确的蚀坑模型对结构应力场的分析具有重要影响。为此,在典型的蚀坑形貌基础上,结合蚀坑张开角的定义,提... 详细信息

点蚀是腐蚀介质环境中金属性能劣化的主要形式之一。蚀坑导致的应力集中会使结构整体强度退化,降低结构的安全性和可靠性。因此,准确的蚀坑模型对结构应力场的分析具有重要影响。为此,在典型的蚀坑形貌基础上,结合蚀坑张开角的定义,提出旋转抛物-锥形蚀坑模型,并通过有限元仿真与拉伸破坏试验验证了模型的有效性。结果表明:蚀坑导致的应力集中极大值处于接近坑底或坑口区域,旋转抛物-锥形蚀坑模型在蚀坑坑底、坑肩及坑口处的应力集中分布带比半椭球形蚀坑模型更准确,应力敏感性更强。

关键词：蚀坑旋转抛物-锥形模型半椭球形模型应力集中结构强度

基于连续介质损伤力学的坑蚀高强钢丝疲劳寿命预测

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安徽建筑 2024年第1期31卷 62-64页

作者：卢泽坤张军毛江鸿郑荣国吴军武重庆交通大学土木工程学院重庆400074 浙大宁波理工学院土木建筑工程学院浙江宁波315100 四川大学建筑与环境学院四川成都610065 浙江金温铁道开发有限公司浙江温州325041

为了研究坑蚀高强钢丝疲劳寿命,通过6根无锈蚀钢丝疲劳试验标定了CDM模型参数,利用ABAQUS的二次开发平台UMAT编写钢丝材料本构程序,并且进行了坑蚀钢丝疲劳试验验证模型。结果表明,对不同蚀坑尺寸以及应力幅下的坑蚀高强钢丝疲劳寿命预... 详细信息

为了研究坑蚀高强钢丝疲劳寿命,通过6根无锈蚀钢丝疲劳试验标定了CDM模型参数,利用ABAQUS的二次开发平台UMAT编写钢丝材料本构程序,并且进行了坑蚀钢丝疲劳试验验证模型。结果表明,对不同蚀坑尺寸以及应力幅下的坑蚀高强钢丝疲劳寿命预测值与实验值误差在±20%以内。

关键词：连续介质损伤力学蚀坑高强钢丝

新型抑制剂对铜膜CMP后碟形坑与蚀坑的影响

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电子元件与材料 2022年第12期41卷 1367-1373页

作者：李子豪周建伟王辰伟马慧萍张月河北工业大学电子信息工程学院天津300130 天津市电子材料与器件重点实验室天津300130

为了控制铜膜(Cu)表面在化学机械平坦化(CMP)过程中产生碟形坑、腐蚀坑等缺陷,提出了将3-巯基-1,2,4-三氮唑(TAT)作为CMP抛光液中的抑制剂,研究了在抛光液低pH值条件下不同TAT浓度对Cu去除速率(RR)及静态腐蚀速率(SER)的影响,还研究了TA... 详细信息

为了控制铜膜(Cu)表面在化学机械平坦化(CMP)过程中产生碟形坑、腐蚀坑等缺陷,提出了将3-巯基-1,2,4-三氮唑(TAT)作为CMP抛光液中的抑制剂,研究了在抛光液低pH值条件下不同TAT浓度对Cu去除速率(RR)及静态腐蚀速率(SER)的影响,还研究了TAT对铜膜CMP后碟形坑和蚀坑的控制效果,并分析了其机理。铜膜去除速率和静态腐蚀速率实验结果显示:在抛光液低pH值条件下,随着TAT浓度的升高,Cu的去除速率和静态腐蚀速率均出现大幅下降,TAT能够起到抑制Cu去除速率的作用。碟形坑和蚀坑深度实验结果显示:采用加入TAT的抛光液抛光后,铜布线宽度/间距(L/S)为100μm/100μm的碟形坑深度由355 nm降为77 nm,L/S为9μm/1μm的蚀坑深度由172 nm降为81 nm,TAT能够有效控制抛光后碟形坑和蚀坑的深度。其控制机理为TAT能够与Cu形成一层钝化膜并吸附在铜膜表面阻碍其进一步的化学反应,并在机械作用下使得铜膜表面凸出和凹陷处产生较大的去除速率差,最终减小抛光后碟形坑和蚀坑的深度。

关键词：化学机械平坦化(CMP) 碟形坑蚀坑 3-巯基-1,2,4-三氮唑(TAT) 去除速率

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钢筋蚀坑对其疲劳断裂特性的影响

建筑材料学报 2018年第5期21卷 749-753,760页

作者：卫军刘康张依如梁家熙中南大学土木工程学院湖南长沙410075

基于降载勾线法,对人工钻孔模拟蚀坑的3根HPB300钢筋试件开展了疲劳裂纹扩展试验,并结合FRANC3D软件对钢筋疲劳裂纹扩展规律进行了数值分析.在此基础上,以不同应力幅值对12种尺寸的半椭圆形蚀坑钢筋模型的裂纹扩展过程进行了数值分析.... 详细信息

基于降载勾线法,对人工钻孔模拟蚀坑的3根HPB300钢筋试件开展了疲劳裂纹扩展试验,并结合FRANC3D软件对钢筋疲劳裂纹扩展规律进行了数值分析.在此基础上,以不同应力幅值对12种尺寸的半椭圆形蚀坑钢筋模型的裂纹扩展过程进行了数值分析.结果表明:钢筋裂纹扩展速率前期缓慢增长,后期迅速增大;初始裂纹深度较大的钢筋疲劳寿命明显缩短;初始裂纹深宽比越大的钢筋疲劳寿命越短;应力幅值增大会使缺陷钢筋疲劳寿命缩短,并且初始裂纹深宽比越大的钢筋,其后期裂纹扩展速率增长越快,疲劳寿命缩短越明显.

关键词：降载勾线法蚀坑疲劳裂纹扩展 FRANC3D 数值分析疲劳寿命

蚀坑等效为初始裂纹的疲劳寿命预测方法适用性分析

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装备环境工程 2022年第5期19卷 87-93页

作者：胡家林柳文林郁大照卞贵学海军航空大学山东烟台264001

目的分析将主导蚀坑等效成初始裂纹进行疲劳寿命预测的适用性。方法选取LY12CZ航空铝合金试验件为研究对象,进行预腐蚀试验,对试样的腐蚀损伤情况进行观测和对比研究。应用ANSYS软件对不同腐蚀损伤情况的试验件进行有限元分析,分析试... 详细信息

目的分析将主导蚀坑等效成初始裂纹进行疲劳寿命预测的适用性。方法选取LY12CZ航空铝合金试验件为研究对象,进行预腐蚀试验,对试样的腐蚀损伤情况进行观测和对比研究。应用ANSYS软件对不同腐蚀损伤情况的试验件进行有限元分析,分析试验件应力分布的变化。结果随着腐蚀时间的延长,主导蚀坑附近区域其他点蚀坑的数量和尺寸呈上升趋势。以蚀坑间距离与蚀坑半径之比d/r为指标,d/r蚀坑处的应力分布受到其他蚀坑的影响较大,与试验结果相比,点蚀模型计算得到的疲劳寿命的平均相对误差为19.94%。d/r>4时,主导蚀坑处的应力集中系数基本恢复到单蚀坑时的大小,平均相对误差为3.74%。结论 d/r>4时,可以忽略其他蚀坑对主导蚀坑应力分布的影响,此时将主导蚀坑作为唯一疲劳源进行寿命计算是合理的。d/r蚀坑处的应力分布受到其他蚀坑的影响,此时将主导蚀坑作为唯一疲劳源进行寿命计算时将出现较大误差。

关键词：航空铝合金 LY12CZ 蚀坑等效裂纹疲劳寿命适用性分析

真空金属蒸气电弧作用下阴极表面蚀坑形成过程

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高电压技术 2020年第3期46卷 843-851页

作者：付思曹云东李静刘树鑫韩颖沈阳工业大学特种电机与高压电器教育部重点实验室沈阳110870

真空金属蒸气电弧作用下阴极表面热流密度和压力的不同时空分布情况,影响阴极表面蚀坑形成过程。结合阴极表面蚀坑形成过程中表面张力和马朗戈尼效应共同影响,建立考虑固、液、气态相变过程的二维轴对称流体动力学瞬态模型,描述阴极表面... 详细信息

真空金属蒸气电弧作用下阴极表面热流密度和压力的不同时空分布情况,影响阴极表面蚀坑形成过程。结合阴极表面蚀坑形成过程中表面张力和马朗戈尼效应共同影响,建立考虑固、液、气态相变过程的二维轴对称流体动力学瞬态模型,描述阴极表面"火山口"形成的热力学行为,获得阴极最初喷射蒸气的表面结构和时间。阴极熔池相变过程中,熔融金属熔池中心形变和温度梯度较大,熔池流动由表面张力和马朗戈尼效应共同驱动,将熔坑中心热量转移至边缘,在蚀坑边缘,表面张力为熔池流动的主要驱动力。温度上升至临界温度,出现新的喷射爆炸点,"火山口"表面形成金属蒸气密度为10^25m^-3的覆盖层,密度分布与阴极蚀坑形状有关;增加热流密度、减小外部压力或增大作用半径,阴极表面覆盖层出现时间提前来到,蚀坑形状各异;当作用半径过小时,注入能量低,阴极斑点形成过程中蚀坑底部厚,半径小,蚀坑附近未产生金属蒸气覆盖层。

关键词：真空电弧阴极熔池蚀坑金属蒸气

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蚀坑对H型钢梁抗弯承载力的影响

工程与建设 2023年第3期37卷 916-920,1075页

作者：洪绍正长江精工钢结构股份(集团)有限公司安徽六安237005

现有的在役钢结构受腐蚀的影响,腐蚀包括均匀腐蚀和不均匀腐蚀,而实际工程中,80%的腐蚀事故由不均匀腐蚀引起。文章通过有限元研究蚀坑直径、深度于H型钢梁上下翼缘及腹板处,对H型钢梁抗弯承载力的影响,并对比了现有理论,包括圆锥体积... 详细信息

现有的在役钢结构受腐蚀的影响,腐蚀包括均匀腐蚀和不均匀腐蚀,而实际工程中,80%的腐蚀事故由不均匀腐蚀引起。文章通过有限元研究蚀坑直径、深度于H型钢梁上下翼缘及腹板处,对H型钢梁抗弯承载力的影响,并对比了现有理论,包括圆锥体积等值面、最小厚度理论、有效厚度理论,其中有效厚度理论与实际情况最为接近。由于梁蚀坑之间的相互影响,其抗弯承载力并非由最小横截面决定,并提出基于蚀坑深度及直径的蚀坑相互影响系数,能显著降低误差。

关键词：腐蚀蚀坑 H型钢梁有限元

偏转角对不同腐蚀程度钢绞线力学性能及蚀坑应力影响研究

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石家庄铁道大学学报（自然科学版） 2022年第4期35卷 14-20页

作者：朱国超邓年春徐杰谢清清广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 广西防灾减灾与工程安全重点实验广西南宁530004

研究不同轴偏转角下腐蚀钢绞线的力学性能,采用铜盐醋酸盐雾试验法对镀锌高强钢丝钢绞线分别进行静态腐蚀和应力腐蚀试验。对不同腐蚀程度钢绞线进行4个不同偏转角(0、10、20、30 mrad)静力拉伸试验,并利用Ansys Workbench对钢绞线蚀坑... 详细信息

研究不同轴偏转角下腐蚀钢绞线的力学性能,采用铜盐醋酸盐雾试验法对镀锌高强钢丝钢绞线分别进行静态腐蚀和应力腐蚀试验。对不同腐蚀程度钢绞线进行4个不同偏转角(0、10、20、30 mrad)静力拉伸试验,并利用Ansys Workbench对钢绞线蚀坑模型进行有限元分析,研究偏转角对不同位置的蚀坑应力影响规律。研究结果表明,钢绞线在受到拉力的作用下会加快钢绞线的腐蚀速率,显著大于静态腐蚀,导致钢绞线表面更容易产生缺陷。不同偏转角下腐蚀钢绞线的破坏一般发生在锚固端外丝,其破断力值随轴偏转角度增大而减小。钢绞线表层存在蚀坑时会产生应力集中现象,并且偏转角对锚固端位置的蚀坑应力贡献度显著,严重削弱钢绞线抗拉性能。

关键词：偏转角腐蚀钢绞线力学性能蚀坑应力集中