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小冲孔蠕变试验技术研究

陈玉新  
【摘要】:小冲孔蠕变试验技术是一种采用微小试样评定材料高温蠕变性能的新方法。该 方法兼具“取样方便”和“几乎无损”的双重优势,非常适用于那些无法取出传统 试样或取样不经济的场合,使通过取样方法无损评价在役高温构件的剩余寿命成为 可能。目前小冲孔蠕变试验技术尚处于实验室研究阶段,试验装置精度不一,定性 研究比较多,定量研究比较少,而且大部分研究都停留在经验分析阶段,缺乏深入 的理论分析。 针对上述问题,本研究对小冲孔蠕变试验技术进行了试验研究和有限元分析, 主要的研究工作及得出的结论如下: (1)设计、加工、安装、调试了一套具有较高精度的小冲孔蠕变试验装置, 并实现了试验数据的计算机自动采集,为小冲孔蠕变试验研究提供了可靠的试验平 台。 (2)利用所设计的小冲孔蠕变试验装置对 SUS304 材料进行了多种温度、多种 载荷的小冲孔蠕变试验,积累了包括试样中心挠度与时间以及试验载荷与试样断裂 时间在内的第一手试验数据,探讨了影响小冲孔蠕变试验的主要因素。试验结果表 明:小冲孔蠕变试验数据与传统单轴拉伸蠕变试验数据具有一致性,利用小冲孔蠕 变试验技术测试材料的高温性能是可行的。 (3)对小冲孔蠕变试验的有限元模拟结果进行了分析,发现模拟结果与试验 结果虽略有差异,但趋势相同,说明应用数值模拟方法对复杂的蠕变试验过程进行 研究是可行的。 (4)基于有限元模拟结果建立了小冲孔试样中心挠度与应变关系式和试验载 荷与应力关系式,解决了根据小冲孔试验结果表达试样应变和应力的问题。 (5)基于小冲孔蠕变试验数据,利用上述关系式,对根据小冲孔蠕变试验结 果估算材料蠕变性能(Norton 方程)的应用方法进行了初步探讨。


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