酸性溶液中矿用钢丝拉扭复合微动疲劳裂纹扩展演化和电化学腐蚀行为研究
发布时间：2020-12-06 22:00
我国北方60%以上矿井水为酸性电解质溶液,矿井提升过程中提升钢丝绳承受循环拉伸、弯曲、扭转载荷及酸性电解质溶液的淋水效应,导致酸性溶液中钢丝拉扭复合微动疲劳,即微动磨损、疲劳裂纹扩展及电化学腐蚀,造成钢丝的截面损失和断丝现象,最终导致钢丝绳失效断裂,引发井毁人亡的恶性坠罐事故。因此,开展酸性溶液中钢丝矿用钢丝拉扭复合微动疲劳裂纹扩展演化和电化学腐蚀行为研究,对提高钢丝绳服役寿命、保障矿井提升安全可靠性具有重要意义。本文通过自制钢丝拉扭复合微动腐蚀疲劳装置,揭示了不同拉扭复合微动疲劳参数(接触载荷、扭转角、加载频率、应力比及应力幅)下钢丝摩擦磨损特性(滞后回线、摩擦系数、磨损深度及表面微观磨损形貌),揭示了不同拉扭复合微动疲劳参数下钢丝的疲劳裂纹扩展特性(裂纹轮廓、扩展深度及扩展速率);结合电化学分析仪探究了酸性溶液中不同微动参数对钢丝的电化学腐蚀特性(极化曲线、阻抗谱等)影响规律;解析了钢丝的磨损、疲劳及电化学交互作用机理,构建了酸性溶液中钢丝拉扭复合微动疲劳寿命预测模型。结果表明:接触载荷、扭转角、应力幅的增加及加载频率的降低,加剧钢丝微动磨损、裂纹扩展速率,降低了钢丝耐蚀性;应力比...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：134 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同载荷下裂纹扩展方式
图 1-1 不同载荷下裂纹扩展方式re 1-1 Crack Propagation Mode under Different Load展的三种类型中：Ⅰ型裂纹，称为张开型。裂纹在正应力的作用下，上下表面的位移使见的、最易于引起断裂破坏发生的裂纹[17]切应力 的作用下，裂纹扩展方向垂直于裂Ⅲ型裂纹，称为撕开型。在面外剪切应力 力垂直，并平行于裂纹前缘。要使裂纹扩展拉应力才能引起裂纹的张开型扩展。裂纹的扩展过程，许多学者建立其不同的扩展模型可分为如图所示的三个区域[18]，分别区（Ⅱ型）和快速扩展区（Ⅲ型），三个区的值th△K 的区域为短裂纹的扩展区域，此时区中扩展速率较快，在整个裂纹扩展过程中
硕士学位论文2 实验与测试装置2 Test and experimental apparatus2.1 钢丝拉扭复合微动腐蚀疲劳实验装置（Multiaxial FrettingCorrosion Fatigue Test Apparatus for Steel Wire）钢丝拉扭复合微动腐蚀疲劳装置包括钢丝拉扭复合微动疲劳试验机及电化学工作站，钢丝拉扭复合微动疲劳试验机用于开展拉扭微动疲劳下钢丝裂纹扩展演化实验，电化学工作站用于开展钢丝电化学腐蚀实验，两者结合开展酸性溶液下钢丝拉扭微动疲劳寿命研究。钢丝拉扭复合微动疲劳实验装置的结构示意图如图 2-1 所示，该实验机主要由拉扭复合微动系统、支架系统、腐蚀系统以及信号采集系统构成[93]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]悬索桥主缆钢丝腐蚀速率计算方法[J]. 陈小雨,唐茂林. 公路交通科技. 2019(02)
[2]海缆供电导体阳极电化学腐蚀特性研究[J]. 刘亚楠,周媛媛,周学军. 船电技术. 2018(08)
[3]海洋工程装备材料腐蚀疲劳裂纹扩展研究综述[J]. 刘肖,王恒,黄希,瞿家明. 热加工工艺. 2017(20)
[4]索承式桥梁吊索钢丝腐蚀疲劳寿命评估[J]. 乔燕,缪长青,孙传智. 土木建筑与环境工程. 2017(04)
[5]锈蚀钢丝疲劳断口分析与寿命预测[J]. 郑祥隆,谢旭,李晓章,胡建民,孙文智. 中国公路学报. 2017(04)
[6]钢丝裂纹扩展估算模型及其在预腐蚀疲劳寿命计算中的应用[J]. 郑祥隆,谢旭,李晓章,钱利芹,申永刚. 土木工程学报. 2017(03)
[7]拱桥吊杆锈蚀高强钢丝疲劳性能试验研究[J]. 李晓章,谢旭,潘骁宇,孙文智,朱汉华. 土木工程学报. 2015(11)
[8]桥梁缆索腐蚀镀锌钢丝的疲劳强度试验研究[J]. 叶华文,王义强,孙鹏鹏. 世界桥梁. 2013(04)
[9]基于Matlab的微观分形图像处理[J]. 宁吉,张卫. 计算机与现代化. 2013(02)
[10]腐蚀和疲劳交替作用下飞机铝合金疲劳性能及断裂机理研究[J]. 陈跃良,卞贵学,衣林,张勇. 机械工程学报. 2012(20)
博士论文
[1]核电主管道不锈钢的腐蚀疲劳行为研究[D]. 武焕春.北京科技大学 2016
[2]矿用钢丝在腐蚀环境中应力与腐蚀的交互作用研究[D]. 王崧全.中国矿业大学 2014
[3]腐蚀疲劳点蚀演化与裂纹扩展机理研究[D]. 黄小光.上海交通大学 2013
[4]平行钢丝斜拉索全寿命安全评定方法研究[D]. 兰成明.哈尔滨工业大学 2009
[5]拉索损伤演化机理与剩余使用寿命评估[D]. 徐俊.同济大学 2006
[6]钢材料微动腐蚀行为研究[D]. 任平弟.西南交通大学 2005
硕士论文
[1]平行钢丝拉索在荷载与电化学腐蚀耦合作用下的损伤机理试验研究[D]. 朱子昂.重庆交通大学 2018
[2]钢丝多轴微动腐蚀疲劳损伤机理研究[D]. 王祥如.中国矿业大学 2018
[3]钢丝多轴微动疲劳损伤行为研究[D]. 李晓五.中国矿业大学 2017
[4]斜拉索腐蚀损伤与安全性能评定方法研究[D]. 钟力.重庆交通大学 2014
[5]高强钢腐蚀疲劳裂纹扩展的电化学表征[D]. 戚霞.江苏科技大学 2010
[6]S135钻杆钢氧腐蚀和腐蚀疲劳影响因素的研究[D]. 王磊.西北工业大学 2006
[7]07MnNiCrMoVDR钢在H2S水溶液中腐蚀疲劳裂纹扩展特性研究[D]. 纪冬梅.南京工业大学 2003
本文编号：2902096
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：134 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同载荷下裂纹扩展方式
图 1-1 不同载荷下裂纹扩展方式re 1-1 Crack Propagation Mode under Different Load展的三种类型中：Ⅰ型裂纹，称为张开型。裂纹在正应力的作用下，上下表面的位移使见的、最易于引起断裂破坏发生的裂纹[17]切应力 的作用下，裂纹扩展方向垂直于裂Ⅲ型裂纹，称为撕开型。在面外剪切应力 力垂直，并平行于裂纹前缘。要使裂纹扩展拉应力才能引起裂纹的张开型扩展。裂纹的扩展过程，许多学者建立其不同的扩展模型可分为如图所示的三个区域[18]，分别区（Ⅱ型）和快速扩展区（Ⅲ型），三个区的值th△K 的区域为短裂纹的扩展区域，此时区中扩展速率较快，在整个裂纹扩展过程中
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【参考文献】：
期刊论文
[1]悬索桥主缆钢丝腐蚀速率计算方法[J]. 陈小雨,唐茂林. 公路交通科技. 2019(02)
[2]海缆供电导体阳极电化学腐蚀特性研究[J]. 刘亚楠,周媛媛,周学军. 船电技术. 2018(08)
[3]海洋工程装备材料腐蚀疲劳裂纹扩展研究综述[J]. 刘肖,王恒,黄希,瞿家明. 热加工工艺. 2017(20)
[4]索承式桥梁吊索钢丝腐蚀疲劳寿命评估[J]. 乔燕,缪长青,孙传智. 土木建筑与环境工程. 2017(04)
[5]锈蚀钢丝疲劳断口分析与寿命预测[J]. 郑祥隆,谢旭,李晓章,胡建民,孙文智. 中国公路学报. 2017(04)
[6]钢丝裂纹扩展估算模型及其在预腐蚀疲劳寿命计算中的应用[J]. 郑祥隆,谢旭,李晓章,钱利芹,申永刚. 土木工程学报. 2017(03)
[7]拱桥吊杆锈蚀高强钢丝疲劳性能试验研究[J]. 李晓章,谢旭,潘骁宇,孙文智,朱汉华. 土木工程学报. 2015(11)
[8]桥梁缆索腐蚀镀锌钢丝的疲劳强度试验研究[J]. 叶华文,王义强,孙鹏鹏. 世界桥梁. 2013(04)
[9]基于Matlab的微观分形图像处理[J]. 宁吉,张卫. 计算机与现代化. 2013(02)
[10]腐蚀和疲劳交替作用下飞机铝合金疲劳性能及断裂机理研究[J]. 陈跃良,卞贵学,衣林,张勇. 机械工程学报. 2012(20)
博士论文
[1]核电主管道不锈钢的腐蚀疲劳行为研究[D]. 武焕春.北京科技大学 2016
[2]矿用钢丝在腐蚀环境中应力与腐蚀的交互作用研究[D]. 王崧全.中国矿业大学 2014
[3]腐蚀疲劳点蚀演化与裂纹扩展机理研究[D]. 黄小光.上海交通大学 2013
[4]平行钢丝斜拉索全寿命安全评定方法研究[D]. 兰成明.哈尔滨工业大学 2009
[5]拉索损伤演化机理与剩余使用寿命评估[D]. 徐俊.同济大学 2006
[6]钢材料微动腐蚀行为研究[D]. 任平弟.西南交通大学 2005
硕士论文
[1]平行钢丝拉索在荷载与电化学腐蚀耦合作用下的损伤机理试验研究[D]. 朱子昂.重庆交通大学 2018
[2]钢丝多轴微动腐蚀疲劳损伤机理研究[D]. 王祥如.中国矿业大学 2018
[3]钢丝多轴微动疲劳损伤行为研究[D]. 李晓五.中国矿业大学 2017
[4]斜拉索腐蚀损伤与安全性能评定方法研究[D]. 钟力.重庆交通大学 2014
[5]高强钢腐蚀疲劳裂纹扩展的电化学表征[D]. 戚霞.江苏科技大学 2010
[6]S135钻杆钢氧腐蚀和腐蚀疲劳影响因素的研究[D]. 王磊.西北工业大学 2006
[7]07MnNiCrMoVDR钢在H2S水溶液中腐蚀疲劳裂纹扩展特性研究[D]. 纪冬梅.南京工业大学 2003
本文编号：2902096
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