超低温环境下的振动测量

研究液氢涡轮泵这类系统的动特性,需要解决在超低温环境下的振动测量问题。美国ENDEVCO公司已研制出专门的超低温振动传感器。为了及时地解决某典型液氢泵的测振问题,我们用PZT5材料做的普通压电振动传感器和电压放大器组成的测振系统成功地解决了-220℃环境下的振动测量。一,原理和方法在常温条件下,如图1所示电荷测振系统的输出电压     

高热环境下前缘结构高温应变测量

高超声速飞行器前缘在大气层中长时间飞行时受热严酷,热应力影响大,分析前缘结构热应力十分必要。在电弧风洞模拟的高热环境下采用高温应变计对高超声速飞行器前缘结构进行了高温应变测量,介绍了试验设备、试验条件、试验模型和热输出标定等,并介绍分析了碳基复合材料和某耐热合金2种材料前缘模型试验结果,同时对比了有限元计算结果,表明测量结果真实。试验应变测量最高温度600℃,试验结果表明,前缘模型侧面平板的应力状态处于合理水平。应力应变数据对于结构优化设计起到了重要作用。     

高温下薄壁圆筒拉伸试样的应力-应变关系研究

采用试验和有限元相结合的方法对不同温度下薄壁圆筒拉伸试样的颈缩问题进行了研究。试验结果表明,薄壁圆筒试样颈缩时,其内外径均有变化,并且外径的变化比内径的变化要大。采用有限元法对薄壁圆管拉伸试件进行应力应变分析,对最小颈缩面上的应力分布的分析表明：沿着薄壁圆筒的内壁到外壁的径向方向,应力呈减小的趋势,这与试验中薄壁圆筒首先从内壁开始破坏的结果是相符合的。比较试验所得的不同温度下的拉伸曲线与采用计算机模拟的方法得到不同温度下的应力应变关系,二者符合性较好,得出了试样在特定温度下的真实应力-应变曲线。     

飞机结构腐蚀搭接件应力应变分析

通过对一架退役飞机分解检查，发现搭接件外表面光滑，而搭接面腐蚀很严重。利用三维有限元法定性地分析腐蚀产物膨胀作用的“垫枕效应”，得到了蒙皮板的应力应变的分布情况，确定了疲劳裂纹可能的形成位置，讨论了孔蚀对搭接件蒙皮应力应变分布的影响。     

超低温环境下非均质焊接件的力学性能研究

为揭示我国新一代运载火箭焊接构件在超低温环境下的力学性能与失效机理,并为提高焊接质量与贮箱的承载能力提供科学依据,本项目开展了超低温环境下非均质焊接件的力学性能研究。首先,叙述了基于数字图像相关方法(DIC)的铝合金焊接件低温力学性能试验原理并建立开放式超低温载荷环境模拟系统;其次,分别对熔焊和搅拌摩擦焊两种不同焊接工艺的焊接件进行详细的试验研究,分析了应力应变关系、沿载荷方向全场应变分布、应变集中系数等,结果表明搅拌摩擦焊试件整体的力学性能要优于熔焊试件。最后本文还对比分析了测试区域大小对测试结果的影响,表明在热影响区2~8mm范围内进行测量,其测量误差不超过8.8%。本文研究结果将为我国新一代运载火箭低温贮箱焊接工艺优化与改进提供科学依据。     

低温环境条件下的应变测量

随着超导、高能物理、宇航以及液化天燃气燃料工业等技术的发展,测量结构或部件在低温和超低温条件下应力的要求更为迫切。尽管目前国外已有多种市售的低温应变片,但是,应用低温应变片进行实际部件的应力测量方面的资料至今还很少见。目前进行低温应变测量的试验大致有:(1)液化天燃气(LNG)用的低温高压容器的强度测量;(2)结构部件(火箭液氢液氧燃料貯箱)在低温下的强度测量,     

单层板夹杂粘弹性阻尼材料的应变能分析-Part II:切应力应变能

本文利用Part I中的结论,分析以下4个方面的应变能:广义正交各向异性层在XZ方向的切应力应变能;广义正交各向异性层在yz方向的切应力应变能;粘弹性层在xz方向的切应力应变能;粘弹性层在yz方向的切应力应变能.夹杂的粘弹性阻尼材料作为各向同性材料处理.最后求出了整个单层板夹杂粘弹性阻尼材料的总应变能.     

应变花应力分析的图解法

在实验应力分析中,用解析法进行应变花的应力分析,既费时又费工。本文导出了不同形式应变花应力分析图解法的基本原理和作图方法。并对常用的五种应变花给出可供在钢材和铝材上使用的计算图表,以节约实验后计算人员的时间和劳动。算例结果与解析法的相比,表明本方法是可靠的。     

高温环境下电阻应变测试技术研究

针对改性C/C非金属材料表面高温应变测试技术的难点,本文开展了高温下电阻应变计的粘接、测试工艺研究。通过工艺摸索、试验验证,总结出了一套适合改性C/C材料的电阻应变计粘接工艺方法。试验表明:高温条件下,粘接层应变传递正常,热输出重复性优于9%。相同载荷下获取的应变值,高温与常温相差不大。新的粘接工艺能够满足改性C/C材料表面500o C条件下的高温应变测试需求,可以为结构热试验高温应变测试提供技术支撑。     

不同温度和应变速率下7022铝合金流变应力行为

通过在293-773 K的温度范围内和应变速率为0.001-0.1 s-1下对7022铝合金薄板进行温拉伸试验,研究了7022铝合金温拉伸性能,以及该合金在升温条件下流变应力与变形温度和应变速率之间的关系.并利用改进了的Hooke law和Grosman方程建立了7022铝合金在温拉伸时应力-应变本构模型.研究结果表明:7022铝合金的流变应力随温度的升高而降低,随应变速率的升高而升高;温拉伸试样的延伸率随变形温度的升高而升高,随应变速率的增大而减小.     

测定塑性应力的一种图解法及应力-应变曲线修正

本文根据塑性变形下的应力-应变关系,提出用应变片电测法来求出塑性应力的专用材料图解法。它比国内外现有的图解法具有制图简单、图线规则、使用方便的优点。本文还讨论了根据原材料的应力-应变曲线和横向应变-纵向应变曲线,对于加工后屈服极限改变的构件材料,通过对它的应变进行实测,推算出测量处材料的修正应力-应变曲线的方法,使在实际构件的塑性应力实验分析中所采用的应力-应变模型,接近于真实情况,从而减少计算误差,具有一定的实用意义。     

耦合环境应力下电子设备焊点退化试验研究

焊点的退化失效是引发电子设备故障的重要因素。本文针对目前耦合应力下焊点退化试验研究相对薄弱的问题,搭建了耦合环境应力试验系统,设计了退化试验耦合应力载荷谱,制备了BGA与QFP两种典型焊点的电路板试件,采集了大量焊点退化试验数据。通过数据分析、微观电镜以及有限元仿真,对耦合应力下焊点寿命、失效模式和退化机理展开研究。     

服役环境下材料S-N曲线的BP模型

目前常规条件下各种金属材料的S—N曲线已基本完备，但是考虑腐蚀环境影响的S—N曲线还很少见。本文研究了在加速腐蚀当量环境谱作用后，LY12-CZ铝舍金材料的S—N曲线随日历年限的变化规律。首先，将试件暴露于加速腐蚀环境中，进行0年、3年、8年和13年的腐蚀试验。其次进行常幅谱下的疲劳试验。试验结果表明：腐蚀环境作用后的疲劳寿命均值随日历年限的增加显著降低，而变异系数呈增长的趋势。鉴于腐蚀环境作用后的S—N曲线具有较强的非线性，本文采用反向传播网络对加速腐蚀后的疲劳试验结果进行训练，建立了日历腐蚀环境下材料S—N曲线的BP模型，仿真结果与试验结果吻合较好。     

不同温度和应变速率下BTi6431S新型钛合金流变应力行为

通过在870～900°C温度范围内和应变速率为0.000 1～0.01/s下,对BTi6431S新型钛合金薄板进行了单向拉伸试验,研究了BTi6431S新型钛合金在高温条件下流动应力与变形温度和应变速率之间的关系,并利用改进的Hooke law和Grosman方程建立了BTi6431S钛合金的应力-应变本构模型。研究结果表明:BTi6431S钛合金在870～900°C温度下,流动应力随着温度的升高而降低,随着应变速率的增大而明显升高,在进入塑性变形区间,基本保持稳态流动。拟合得到的本构方程能够较准确地反映了BTi6431S钛合金在高温下的流动应力变化情况。     

机械材料在任意循环特征稳定交变应力作用下的疲劳极限

本文以疲劳强度的经典理论为基础，对传统的疲劳极限计算公式进行一系列深化研究，推导及归纳出一组较为简便的机械材料疲劳极限通用计算公式，该组公式以简单的解析形式清晰地描述了机械材料疲劳极限随循环特征参数ｒ及应力循环作用次数Ｎ变化而改变的特定规律，根据所提供材料的机械性质，工程技术人员很易利用本文导出的公式及推荐的表格直接确定机械材料在任意循环特征稳定交变应力条件下承受任意次应力循环作用的疲劳极限。     

壁湍流调制雷诺应力和拟序结构应变率空间形态的层析PIV实验研究

采用高时间分辨率的层析PIV技术,测量了水洞壁湍流三维速度分量空间分布的时间序列,应用局部平均速度结构函数概念对流向速度信号进行多尺度分解,以流向速度分量的局部平均速度结构函数过零点作为特征量检测壁湍流中拟序结构猝发的喷射和扫掠过程,应用空间相位平均技术提取拟序结构猝发的喷射和扫掠过程各速度分量、涡量分量、拟序结构速度应变率分量以及调制雷诺应力分量的空间相位平均拓扑形态.为了引入平衡态涡粘模型假设模拟调制雷诺应力,研究了拟序结构猝发过程中调制雷诺应力分量和速度变形率分量的空间分布形态,发现两者之间的空间相位分布不一致.由于存在时空相位不同步性,说明需要考虑大尺度拟序涡结构引起动量传递的时空弛豫效应.应用经典的线性平衡态下的Boussinesq涡粘模型不能准确地描述壁湍流拟序结构动量传递非平衡现象的物理机理.对于壁湍流拟序结构动力学方程中调制雷诺应力的模拟,应采用包含时空相位信息的复涡粘张量模型.由于雷诺应力与速度变形率的时空不同步性,对非平衡非局部湍流场的数值模拟提出了一个挑战性的问题,建议采用包含相位信息的复涡粘张量模型来模拟雷诺应力张量,从而更加符合雷诺应力演化的物理机理,这一模型有可能成为一个很有发展前景的封闭模型,从而更加准确地预测工业领域中广泛存在的非平衡湍流.     

改性C/C材料梁结构四点弯高温应变光纤传感测量

本文根据梁结构四点弯模型挠度与应变的关系特点,采用自主研制的光纤高温应变复合传感器,在改性C/C材料结构表面用高温无机胶粘贴布设传感器,放入高温挠度试验机进行常温至800℃条件下的四点弯加载试验,获得不同挠度下光纤复合传感器所测的应变数据,并与按四点弯模型计算的参考应变作对比,相对误差1-范数平均值在10%以内。通过有限元进行四点弯模型仿真计算,获得不同挠度下试验件上的应变仿真数据和光纤复合传感器测量的应变仿真数据,二者相对误差为7.56%。高温挠度试验和有限元仿真结果均证明,在测量梁的弯曲应变时,光纤高温应变复合传感器测量结果大于挠度对应的梁的实际应变值,相对误差在10%以内。     

直升机结构腐蚀环境下的日历寿命估算

本文对常规的直升机结构定寿方法进行了改进和发展,综合考虑地面停放与空中环境对飞机结构使用寿命的影响,并依此建立了腐蚀环境影响系数;将Miner理论推广应用于评估腐蚀环境下的结构日历寿命,给出了在给定环境谱与载荷谱下的实际算例,验证了本文方法的可行性。     

基于对数应变的大变形简单剪切问题应力响应

建立了由对数应变描述的弹性大变形本构关系,利用该本构关系分析了弹性大变形简单剪切问题.对应张量的五种客观率,分别给出了基于变形率和对数应变的简单剪切问题应力响应.结果表明:Jaumann率对应的应力响应具有最显著的振荡现象;对应各种客观率,正应力均能保持较好的单调性,剪应力则存在不同程度的振荡趋势;张量的客观率不是导致...     

应力波在测量管状结构中初应力的应用

通过求解考虑初应力时的耦合波动方程,得到了管道壁中应力波传播时相速度和初应力的关系,并进行了实例计算。结果表明,预应力对于管道中传播的压力波的相速度有明显的影响。同时,由结果可得对于给定的材料参数和管道尺寸,通过测量管道中应力波的传播速度即可确定管道中的初应力,这对管道设计、力学性能以及安全性能分析具有理论意义和应用价值,并为应力波在无损检测中的应用开辟了一个新的途径。