深海环境下材料剪切模量检测实验台的研究
发布时间：2021-12-02 03:31
深海材料剪切模量测试是海洋领域高性能材料评价中不可或缺的一环,在海洋工程装备、海港、海防建设等方面应用较为广泛。剪切模量作为材料力学性能之一,表征材料抵抗切应变的能力,剪切模量的高低在一定程度上决定着材料的应用范围,因此,深海材料剪切模量的测试有着十分重要的意义。本文以深海材料为研究对象,开发了一套深海环境下材料剪切模量检测实验台。其主要研究内容如下:通过对深海环境模拟器研究,提出了一种模拟深海环境的压强闭环控制策略;根据压力容器设计规范,计算校核了耐压舱的强度,利用ABAQUS软件对耐压舱进行有限元分析;利用理想点算法对耐压舱螺栓进行排布;运用ABAQUS软件研究了三种工况下,预紧力对耐压舱结构刚度的影响。结果表明,利用高低温试验箱结合恒压控制系统可以有效模拟深海环境温度和压强;对耐压舱应力分析,得出耐压舱最大应力48.1MPa,最大变形2.625μm;分析预紧力三种工况,得出施加合适预紧力可以提高耐压舱结构刚度,减少形变,预紧力过大减少耐压舱结构刚度,过小不利于耐压舱密封。分析了动、静态测试原理,完成了剪切模量动态测试装置的三维数字化设计,研究了在深海环境下剪切模量测试装置结构的应...
【文章来源】：河南科技大学河南省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 选题背景及研究意义
1.2 国内外研究进展
1.2.1 剪切模量测试研究进展
1.2.2 深海环境模拟研究现状
1.2.3 耐压舱研究现状
1.3 研究的主要内容及章节安排
第2章 深海环境下材料剪切模量检测实验台总体设计
2.1 深海环境下剪切模量检测实验台的技术要求
2.2 测试实验台问题分析
2.3 总体方案设计
2.4 实验台各模块组成
2.4.1 深海环境模拟装置设计
2.4.2 剪切模量测试装置设计
2.4.3 数据采集装置
2.5 关键部件选型
2.5.1 换能器
2.5.2 力传感器
2.6 试样在测试中理论模型
2.6.1 试样-夹具的接触模型
2.6.2 试样的理论模型
2.7 本章小结
第3章 深海环境模拟装置设计与数值分析
3.1 深海环境模拟
3.1.1 温度模拟
3.1.2 恒压控制系统设计
3.2 模拟环境耐压舱结构设计
3.2.1 耐压舱技术要求
3.2.2 设计及应力校核
3.2.3 有限元分析
3.2.4 应力线性化及评定
3.3 耐压舱盖板螺栓的计算及布置
3.3.1 螺栓载荷计算
3.3.2 建立螺栓排布的数学模型
3.3.3 求值结果
3.4 预紧力对耐压舱结构强度的影响
3.4.1 耐压舱螺栓载荷分析
3.4.2 接触条件设定
3.4.3 接触理论分析
3.4.4 有限元分析
3.4.5 预紧力对耐压舱的影响
3.5 本章小结
第4章 剪切模量测试装置设计与分析
4.1 剪切模量测试问题分析
4.2 剪切模量测试装置设计
4.2.1 支架设计
4.2.2 剪切夹具结构设计
4.3 剪切模量测试装置的有限元分析
4.3.1 支架的静力学分析
4.3.2 夹具的静力学分析
4.3.3 支架的稳定性分析
4.4 小结
第5章 剪切模量测试实验与验证
5.1 实验台装配与调试
5.1.1 深海环境模拟装置装配
5.1.2 试样的制作与安装
5.1.3 剪切模量测试装置装配
5.2 传感器的标定
5.2.1 换能器标定
5.2.2 力传感器标定
5.3 测试方案制定
5.4 实验结果分析与验证
5.4.1 不同频率对材料储能模量的影响
5.4.2 不同频率对材料损耗模量的影响
5.4.3 不同频率对材料损耗因子的影响
5.4.4 实验验证
5.5 测量误差分析
5.6 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间的研究成果
本文编号：3527642
【文章来源】：河南科技大学河南省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 选题背景及研究意义
1.2 国内外研究进展
1.2.1 剪切模量测试研究进展
1.2.2 深海环境模拟研究现状
1.2.3 耐压舱研究现状
1.3 研究的主要内容及章节安排
第2章 深海环境下材料剪切模量检测实验台总体设计
2.1 深海环境下剪切模量检测实验台的技术要求
2.2 测试实验台问题分析
2.3 总体方案设计
2.4 实验台各模块组成
2.4.1 深海环境模拟装置设计
2.4.2 剪切模量测试装置设计
2.4.3 数据采集装置
2.5 关键部件选型
2.5.1 换能器
2.5.2 力传感器
2.6 试样在测试中理论模型
2.6.1 试样-夹具的接触模型
2.6.2 试样的理论模型
2.7 本章小结
第3章 深海环境模拟装置设计与数值分析
3.1 深海环境模拟
3.1.1 温度模拟
3.1.2 恒压控制系统设计
3.2 模拟环境耐压舱结构设计
3.2.1 耐压舱技术要求
3.2.2 设计及应力校核
3.2.3 有限元分析
3.2.4 应力线性化及评定
3.3 耐压舱盖板螺栓的计算及布置
3.3.1 螺栓载荷计算
3.3.2 建立螺栓排布的数学模型
3.3.3 求值结果
3.4 预紧力对耐压舱结构强度的影响
3.4.1 耐压舱螺栓载荷分析
3.4.2 接触条件设定
3.4.3 接触理论分析
3.4.4 有限元分析
3.4.5 预紧力对耐压舱的影响
3.5 本章小结
第4章 剪切模量测试装置设计与分析
4.1 剪切模量测试问题分析
4.2 剪切模量测试装置设计
4.2.1 支架设计
4.2.2 剪切夹具结构设计
4.3 剪切模量测试装置的有限元分析
4.3.1 支架的静力学分析
4.3.2 夹具的静力学分析
4.3.3 支架的稳定性分析
4.4 小结
第5章 剪切模量测试实验与验证
5.1 实验台装配与调试
5.1.1 深海环境模拟装置装配
5.1.2 试样的制作与安装
5.1.3 剪切模量测试装置装配
5.2 传感器的标定
5.2.1 换能器标定
5.2.2 力传感器标定
5.3 测试方案制定
5.4 实验结果分析与验证
5.4.1 不同频率对材料储能模量的影响
5.4.2 不同频率对材料损耗模量的影响
5.4.3 不同频率对材料损耗因子的影响
5.4.4 实验验证
5.5 测量误差分析
5.6 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间的研究成果
本文编号：3527642
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/haiyang/3527642.html
