固支C型环小试样评估材料蠕变力学性能方法研究
发布时间：2021-08-11 04:35
本文结合固支直杆三点弯小试样和圆环试样的优点,提出了一种新型的固支C型环小试样测试方法。这种小试样体积小、加工简便、应用范围较广,尤其对于换热器管、高温管道等管状类构件而言,取样十分方便且不会破坏设备结构完整性。本文首先基于梁弯曲模型建立小变形阶段固支C型环小试样与单轴蠕变的转换关系式,并进行蠕变实验验证和误差影响因素分析。然后通过临界位移的方法,借助有限元分析得到上述转换关系式的适用范围。当试样变形进入到大变形阶段,基于杆拉伸模型,建立大变形阶段的转换关系式,并进行实验验证。本文主要研究工作及获得的结论如下:（1）在变形的初期阶段,试样变形满足梁弯曲模型,通过理论分析得到固支C型环小试样的转换关系式。设计固支C型环的夹具并进行实验,结果表明该测试方法可以较好地获得材料的蠕变参数。（2）当变形量较大时,试样的蠕变变形将不再满足梁弯曲模型的假设。通过临界位移的方法,探究了梁弯曲转换关系式的适用条件。结果表明若试样变形量未超过临界位移,试样的变形满足梁弯曲模型。反之,当变形量超过梁弯曲临界位移,基于梁弯曲模型转换关系式得到的蠕变应变速率将会产生较大的偏差。（3）当试样变形进入到大变形阶段,...
【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
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不能应用于这类材料的蠕变力学性能检测。以上这些缺陷限定了??压痕蠕变测试的应用范围。??１．３．２小冲杆小试样蠕变??小冲杆小试样最早应用在辐照材料的力学性能测试中，由于试样体积孝实验装置??简单等优点，后又被用来测量材料的断裂韧性、初一脆转变温度和蠕变等其他基本力学??性能［２６，２７］。??Ｐａｒｋｅｒ［２８：ｌ等首次采用小冲杆测试方法测量了材料的蠕变力学性能，将恒定的载荷作??用在导杆上，由位移传感器记录试样变形量，最后通过分析试样变形量一时间曲线得到??材料的蠕变力学性能图１．８表述的是小冲杆蠕变实验装置的示意图，试样放置在上下??模之间，通过导杆和陶瓷球将载荷传递到试样表面，试样底部安装的ＬＶＤＴ用于测量和??记录试样的变形量，采用底部通氩气的方式控制加热炉内部的氧含量，防止试样髙温时??出现氧化，提高实验的精度。??Ｆ??Ｐｕｎｃｈ??ｌｉｆｔｅｒ?ｄｉｅ?＇??＂￣一￣１?￣￣ｖ－?？?．．?Ｙ．ｌ?＇＇?＇?＇ｌｉ?－Ｊ?？?：—ｒ??丨丨＿＿＿＿＿＿ＪＬ．，—．、■??Ｃｅｒａｎｉｉｃ?ｂａｌｌ?，?ｒｎ?ｐ?７?Ｖ????／／／／＾??气、?，?ｉ?＞??Ｓｐｅｃｉｍｅｎ?：、、、，?．?乂乂??￣?？（丨厂：、Ｕ?＿＿Ｊ７；??Ｌｏｗｅｒ?；?：＊?ｆ?＼Ｘ１?－????—：，?，??Ｆｕｒａｎｃｅ?１?＼?＾?＼?＼＇ｘ?＇?■???、乙二?、１?１?ｒ?Ｘ＼Ｘ＼Ｎ?．－＊？??Ｈ；：；?：；?：？－；１?；卜ｖ＇?二?ｖ‘??ＬＶＤＴ?－?４??ｉ?Ａｒｇｏｎ??图１．８小冲杆蠕变实验装置＾??Ｆｉｇ．?１．８?Ｓｃｈ
【参考文献】：
期刊论文
[1]高参数火电机蒸汽管道高温完整性研究进展[J]. 徐连勇,赵雷,荆洪阳. 华东交通大学学报. 2017(06)
[2]不同小试样测量蠕变性能的比较研究[J]. 庄法坤,涂善东,周帼彦,王琼琦. 机械工程学报. 2015(06)
[3]全球能源发展趋势与中国能源结构调整的现实选择[J]. 徐博. 煤炭经济研究. 2013(10)
[4]中国火力发电能耗状况及展望[J]. 杨勇平,杨志平,徐钢,王宁玲. 中国电机工程学报. 2013(23)
[5]三点弯小试样测试材料蠕变性能的方法[J]. 庄法坤,周帼彦,涂善东. 华东理工大学学报(自然科学版). 2012(01)
[6]基于三点弯小试样测量蠕变参数的理论分析[J]. 马渊睿,周帼彦,涂善东. 压力容器. 2010(06)
[7]小冲杆试验技术研究现状与展望[J]. 丁克勤,李英治. 力学进展. 2009(03)
[8]平头压痕蠕变试验确定铝合金2A12蠕变剩余寿命研究[J]. 赵彬,许宝星,岳珠峰. 机械强度. 2008(06)
[9]平头压痕试验确定铝合金2A12的蠕变剩余寿命研究[J]. 赵彬,许宝星,岳珠峰. 材料工程. 2008(01)
[10]小冲杆试验方法研究进展及存在的问题[J]. 张小亮,王兆希. 中国测试技术. 2008(01)
博士论文
[1]基于梁弯曲理论的小试样蠕变试验方法研究[D]. 庄法坤.华东理工大学 2014
硕士论文
[1]固支直杆三点弯曲小试样蠕变变形行为研究[D]. 王俊崎.华东理工大学 2019
[2]表面粗糙度对悬臂梁小试样蠕变试验的影响[D]. 史浩.华东理工大学 2019
[3]固支直杆三点弯曲小试样蠕变变形理论研究[D]. 秦宏宇.华东理工大学 2018
[4]小冲杆蠕变关联系数的确定及其寿命预测的运用[D]. 文城.华东理工大学 2017
[5]应力水平对小试样测量蠕变速率的影响[D]. 白钰.华东理工大学 2016
[6]火电机组主蒸汽管道高温寿命评估方法及专家系统[D]. 张涛.天津大学 2012
[7]小冲孔蠕变试验技术研究[D]. 陈玉新.南京工业大学 2004
本文编号：3335466
【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２传统单轴标准拉伸试样ｎ？ｉ??Ｆｉｇ．?１．２?Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ?ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ?ｏｆ?ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ?ｕｎｉａｘｉａｌ?ｃｒｅｅｐ?ｓｐｅｃｉｍｅｎ??
小试样测试技术获得??了广泛的关注与发展［８，９］。??，?■?Ｉ?，?．?ｇｔＱ．０６??兮＇????（?＾１?＾?＿Ｌ＿??＃?￣￣ｙｊ?２：１?＜?????－?｜?〇＾／?１?＾￡?Ｂ?１６／０???＾?ＶＡｒ＇??ＳＺｌ?ｆｌ???????／?ＧＢ?１４５－８５?￣??＾１－——屯７！?ｍ?—?｛Ｆ＾——ｌ?？??＿＿，?ｕ?一?＾?＝?＾??５）?＾?１００＾０．２?＿ｊ?口上—＿￡４．５?ｔ??????图１．２传统单轴标准拉伸试样ｎ？ｉ??Ｆｉｇ．?１．２?Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ?ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ?ｏｆ?ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ?ｕｎｉａｘｉａｌ?ｃｒｅｅｐ?ｓｐｅｃｉｍｅｎ??小试样检测首先需要从设备上取出一块材料，这是小试样蠕变测试的必要条件。??１９８９年ＭｅｒＣａｌｄｉ［１１］第一次提出了机械式的取样器，如图１．３所示，取样器利用高速旋转??的刀具从设备上挖出一小块材料，这种取样方式可以用于布局紧凑的构件，取样的位置??也比较灵活。但是其切割的深度和宽度较难控制，对设备的破坏较大，并且刀具在切削??过程中会产生较大的残余应力，会影响设备本身的应力分布。??Ｆｅｅｄ?ａｒｍ??▲?Ｃｕｔｔｅｒ?ｓｈｅｌｌ??麗徽??ＶＴＴＷＴＶＴＴＴＷＴＶＴＴＶ：?７７７７＾＾＾＾０７７７７??图１．３机械式取样器示意图丨１２ｌ??Ｆｉｇ．?１．３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ?ｓａｍｐｌｉｎｇ?ｓｙｓｔｅｍ??之后又诞生了电火花这一新型的表面取样技术。电火花切割取样过程中切削耗材少，??成本较低，试样的
不能应用于这类材料的蠕变力学性能检测。以上这些缺陷限定了??压痕蠕变测试的应用范围。??１．３．２小冲杆小试样蠕变??小冲杆小试样最早应用在辐照材料的力学性能测试中，由于试样体积孝实验装置??简单等优点，后又被用来测量材料的断裂韧性、初一脆转变温度和蠕变等其他基本力学??性能［２６，２７］。??Ｐａｒｋｅｒ［２８：ｌ等首次采用小冲杆测试方法测量了材料的蠕变力学性能，将恒定的载荷作??用在导杆上，由位移传感器记录试样变形量，最后通过分析试样变形量一时间曲线得到??材料的蠕变力学性能图１．８表述的是小冲杆蠕变实验装置的示意图，试样放置在上下??模之间，通过导杆和陶瓷球将载荷传递到试样表面，试样底部安装的ＬＶＤＴ用于测量和??记录试样的变形量，采用底部通氩气的方式控制加热炉内部的氧含量，防止试样髙温时??出现氧化，提高实验的精度。??Ｆ??Ｐｕｎｃｈ??ｌｉｆｔｅｒ?ｄｉｅ?＇??＂￣一￣１?￣￣ｖ－?？?．．?Ｙ．ｌ?＇＇?＇?＇ｌｉ?－Ｊ?？?：—ｒ??丨丨＿＿＿＿＿＿ＪＬ．，—．、■??Ｃｅｒａｎｉｉｃ?ｂａｌｌ?，?ｒｎ?ｐ?７?Ｖ????／／／／＾??气、?，?ｉ?＞??Ｓｐｅｃｉｍｅｎ?：、、、，?．?乂乂??￣?？（丨厂：、Ｕ?＿＿Ｊ７；??Ｌｏｗｅｒ?；?：＊?ｆ?＼Ｘ１?－????—：，?，??Ｆｕｒａｎｃｅ?１?＼?＾?＼?＼＇ｘ?＇?■???、乙二?、１?１?ｒ?Ｘ＼Ｘ＼Ｎ?．－＊？??Ｈ；：；?：；?：？－；１?；卜ｖ＇?二?ｖ‘??ＬＶＤＴ?－?４??ｉ?Ａｒｇｏｎ??图１．８小冲杆蠕变实验装置＾??Ｆｉｇ．?１．８?Ｓｃｈ
【参考文献】：
期刊论文
[1]高参数火电机蒸汽管道高温完整性研究进展[J]. 徐连勇,赵雷,荆洪阳. 华东交通大学学报. 2017(06)
[2]不同小试样测量蠕变性能的比较研究[J]. 庄法坤,涂善东,周帼彦,王琼琦. 机械工程学报. 2015(06)
[3]全球能源发展趋势与中国能源结构调整的现实选择[J]. 徐博. 煤炭经济研究. 2013(10)
[4]中国火力发电能耗状况及展望[J]. 杨勇平,杨志平,徐钢,王宁玲. 中国电机工程学报. 2013(23)
[5]三点弯小试样测试材料蠕变性能的方法[J]. 庄法坤,周帼彦,涂善东. 华东理工大学学报(自然科学版). 2012(01)
[6]基于三点弯小试样测量蠕变参数的理论分析[J]. 马渊睿,周帼彦,涂善东. 压力容器. 2010(06)
[7]小冲杆试验技术研究现状与展望[J]. 丁克勤,李英治. 力学进展. 2009(03)
[8]平头压痕蠕变试验确定铝合金2A12蠕变剩余寿命研究[J]. 赵彬,许宝星,岳珠峰. 机械强度. 2008(06)
[9]平头压痕试验确定铝合金2A12的蠕变剩余寿命研究[J]. 赵彬,许宝星,岳珠峰. 材料工程. 2008(01)
[10]小冲杆试验方法研究进展及存在的问题[J]. 张小亮,王兆希. 中国测试技术. 2008(01)
博士论文
[1]基于梁弯曲理论的小试样蠕变试验方法研究[D]. 庄法坤.华东理工大学 2014
硕士论文
[1]固支直杆三点弯曲小试样蠕变变形行为研究[D]. 王俊崎.华东理工大学 2019
[2]表面粗糙度对悬臂梁小试样蠕变试验的影响[D]. 史浩.华东理工大学 2019
[3]固支直杆三点弯曲小试样蠕变变形理论研究[D]. 秦宏宇.华东理工大学 2018
[4]小冲杆蠕变关联系数的确定及其寿命预测的运用[D]. 文城.华东理工大学 2017
[5]应力水平对小试样测量蠕变速率的影响[D]. 白钰.华东理工大学 2016
[6]火电机组主蒸汽管道高温寿命评估方法及专家系统[D]. 张涛.天津大学 2012
[7]小冲孔蠕变试验技术研究[D]. 陈玉新.南京工业大学 2004
本文编号：3335466
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