已经开发出测试方法来比较聚醚醚酮 (PEEK) 热塑性聚合物在准静态、高应变率拉伸试验和疲劳载荷下的机械响应和失效行为。拉伸试验的应变率从 0.0003 s − 1 到 60 s − 1,并在不同的温度下进行,以比较样品在不同测试条件下的流动特性。还进行了不同幅度和频率的疲劳试验,以评估循环载荷期间的温升及其对断裂行为的影响。结果表明,与准静态行为相比,动态拉伸会导致脆性断裂;而在高频率和载荷幅度的疲劳试验下,材料不仅表现出更延展的行为,而且还清楚地表明诱导自热对 PEEK 的模量和机械性能有显著的影响。因此,本文的主要目的是讨论诱导温度及其对断裂表面的影响。热疲劳在提高温度和缩短疲劳寿命方面起着非常重要的作用;因此,有必要了解热疲劳发生的条件以及消耗的能量。从实验结果和计算中获得的方程可以估算疲劳试验中的能量耗散,它是循环和频率的函数。
已经开发出测试方法来比较聚醚醚酮 (PEEK) 热塑性聚合物在准静态、高应变率拉伸试验和疲劳载荷下的机械响应和失效行为。拉伸试验的应变率从 0.0003 s − 1 到 60 s − 1,并在不同的温度下进行,以比较样品在不同测试条件下的流动特性。还进行了不同幅度和频率的疲劳试验,以评估循环载荷期间的温升及其对断裂行为的影响。结果表明,与准静态行为相比,动态拉伸会导致脆性断裂;而在高频率和载荷幅度的疲劳试验下,材料不仅表现出更延展的行为,而且还清楚地表明诱导自热对 PEEK 的模量和机械性能有显著的影响。因此,本文的主要目的是讨论诱导温度及其对断裂表面的影响。热疲劳在提高温度和减少疲劳寿命方面起着非常重要的作用;因此,有必要了解热疲劳发生的条件以及消耗的能量。从实验结果和计算中获得的方程可以估算疲劳试验中的能量耗散,它是循环和频率的函数。
为船板钢制定适当的断裂韧性标准是一个长期存在的问题。从第二次世界大战开始,进行了一系列研究,重点是确保船用材料具有足够的抗脆性断裂能力。最初的调查早已有记录,现在在工程界广为人知。这些研究使夏比冲击试验成为过去三十年来的断裂韧性标准,并赋予了夏比试验中 15 英尺磅能量水平今天的重要性。这些研究的贡献以及使用基于夏比冲击试验的转变温度来控制断裂的作用不可低估。它。可能是过去五十年中断裂控制发展链中最重要的步骤之一。然而,自这些试验研究完成以来,船板的材料和服务类型发生了许多变化。一般而言,从 1945 年到今天,强度水平和板材厚度趋于增加,因此,过去用于控制船舶使用的板材断裂韧性的标准现在可能需要根据当今使用的成分和厚度进行重新审查,这是很自然的。
虽然焊接船舶故障自 20 世纪初就已出现,但直到第二次世界大战期间大量船舶故障时,人们才充分认识到这一问题。])*。在第二次世界大战期间建造的约 5,000 艘商船中,到 1946 年已有 1,000 多艘出现相当大的裂纹。1942 年至 1952 年间,有 200 多艘船舶出现严重断裂,至少有 9 艘 T-2 油轮和 7 艘自由轮因脆性断裂而断成两截。自由轮中的大部分断裂始于舷侧板顶部的方形舱口角或方形切口。设计上的改变包括对舱口角进行冲压和加固、在舷侧舷板上增加方形切口、在各个位置增加铆接止裂装置,这些都立即降低了故障发生率。T-2 油船的大多数裂缝都源于船底对接焊缝的缺陷。使用止裂装置和改进工艺降低了这些船舶的故障发生率。研究表明,除了设计缺陷外,钢材质量也是导致“老旧船体”脆性断裂的主要因素。因此,1947 年,美国船级社对钢材的化学成分进行了限制。
热电发电机在航空航天和飞机应用方面具有巨大潜力。然而,传统的热电设备制造方法严重限制了设备的适应性,从而限制了其市场化程度。激光粉末床熔化是一种增材制造方法,在生产热电设备方面显示出巨大的潜力。与金属相比,热电材料由于导热系数低、脆性断裂特性和不规则粉末颗粒形貌而面临独特的挑战。本文,我们介绍了通过激光粉末床熔化制造 Bi 2 Te 3 热电部件的加工程序。我们确定了关键工艺参数的成功组合——激光功率、扫描速度、扫描距离和粉末层厚度——以获得在密度和物理性能方面高质量的部件,并且我们展示了工艺参数变化对成品部件质量的影响。虽然体积能量密度不能唯一地决定部件质量,但它是确定热电材料工艺参数的有用指南,对于 Bi 2 Te 3 ,最佳值在 9 到 11 J/mm 3 之间。我们成功制备了不同自由形状的Bi 2 Te 3 粉末。结果表明,该方法可以更广泛地扩展到其他半导体材料,包括适用于空间应用的热电发电材料。
初步观察记录于 19 世纪初欧洲工业革命期间。在此期间,多条铁路、重型机车和发动机在经过长时间运行后意外发生故障。1829 年,W.A.S. Albert 在对铁链进行循环载荷试验时发现了这种故障 [1,2]。随后,在 1837 年,他在一本杂志上报道了循环载荷与金属寿命之间的关系。根据这一观察,铸铁车轴设计师 J.V. Poncelet 使用了“fatigare”一词,英国的 F. Brainthwaite 于 1854 年将其命名为疲劳 [3,4]。1842 年,法国凡尔赛附近发生了最严重的铁路灾难之一。途中几台机车的车轴断裂。经 W.J.M. 检查后,英国铁路的 Rankine 发现后,证实车轴发生了脆性断裂 [2]。根据这一观察,August Wöhler 在机车车轴失效方面进行了一些开创性的工作,为疲劳理解奠定了基础。Wöhler 绘制了克虏伯车轴钢数据与应力 (S) 和失效循环数 (N) 的关系图。该图后来被称为 S-N 图 [5,6]。S-N 图可用于预测金属的疲劳寿命和持久极限,即应力的极限阈值,低于该阈值,工程材料将表现出很高或无限高的疲劳寿命。因此,A. Wöhler 被认为是现代疲劳技术的鼻祖 [7]。1886 年,J. Bauschinger 发表了第一篇
致谢。这项工作得到了俄罗斯科学基金会的支持(赠款号18-19-00255,https://rscf.ru/en/project/21-19-28039/)。引用:Ignateva EV,Krasnitckii SA,Sheinerman AG,Gutkin MY。复合陶瓷中裂纹耐受性的有限元分析。材料物理和力学。2023; 51(2):21-26。doi:10.18149/mpm.5122023_2。引言具有较少脆性的陶瓷材料的开发是材料科学研究的极大兴趣,尤其是在获得具有增强功能性能的有前途的复合材料的方式上,可在操作条件下提供耐用性和可靠性[1-4]。这些材料可以通过用高级化合物(例如石墨烯[5,6]烧结陶瓷粉末来制造。由于该过程的技术参数,生产的材料可能包含大部分界面不均匀性,主要位于晶界(GBS)[7]。在操作条件下,这些不均匀性是由外场的影响(热,电或磁性)引起的应力障碍的起源,可以引起弛豫过程,即脱位发射或裂纹成核[8-11]。第一种机制主要有助于塑性变形(屈服)现象,而第二种机制则是导致获得的陶瓷复合材料的脆性断裂。对任何一种松弛机制的发生分析被认为是一个重要的问题,可以通过对界面不均匀性附近的应力障碍进行彻底研究以及随后发展弛豫过程的理论模型的发展,以增加陶瓷材料的裂缝抗性。
1 Aura Vector Consulting,3041 Turnbull Bay Road,New Smyrna Beach,FL 32168 2 Toyota Technical Center,8777 Platt Road,Saline,MI 48176 摘要 本研究涉及对 Cessna T-303 Crusader 双引擎飞机垂直尾翼疲劳裂纹扩展的飞行中监测。在实验室中对带凹槽的 7075-T6 铝制飞机槽梁支撑结构进行了周期性测试。在这些疲劳测试期间采集了声发射 (AE) 数据,随后将其分为三种故障机制:疲劳开裂、塑性变形和摩擦噪声。然后使用这些数据来训练 Kohonen 自组织映射 (SOM) 神经网络。此时,在 T-303 飞机垂直尾翼的肋骨之间安装了类似的槽梁支撑结构作为冗余结构构件。随后从初始滑行和起飞到最终进近和着陆收集 AE 数据。然后使用实验室训练的 SOM 神经网络将飞行测试期间记录的 AE 数据分类为上述三种机制。由此确定塑性变形发生在所有飞行区域,但在滑行操作期间最为普遍,疲劳裂纹扩展活动主要发生在飞行操作期间 - 特别是在滚转和荷兰滚机动期间 - 而机械摩擦噪声主要发生在飞行期间,在滑行期间很少发生。SOM 对故障机制分类的成功表明,用于老化飞机的原型飞行结构健康监测系统在捕获疲劳裂纹扩展数据方面非常成功。可以设想,在老化飞机中应用此类结构健康监测系统可以警告即将发生的故障,并在需要时而不是按照保守计算的间隔更换零件。因此,继续进行这项研究最终将有助于最大限度地降低维护成本并延长老化飞机的使用寿命。关键词:老化飞机,飞行中疲劳裂纹监测,Kohonen自组织映射,神经网络,结构健康监测 简介 飞机疲劳开裂 如今,飞机的使用寿命通常比汽车更长。这是由于许多因素造成的,包括飞机的成本、政府法规以及故障的严重后果。由于飞机的使用寿命预期如此之长,因此引发了许多问题。问题的主要根源可能是疲劳裂纹的存在和增长,这也是本研究的主题。修复疲劳裂纹造成的损坏的能力一直不是问题,但疲劳裂纹增长的检测和监测已被证明是一个真正的挑战。疲劳开裂是由于低于正常延展性金属的屈服强度的循环载荷导致的脆性断裂。裂纹尖端的高度集中应力导致在裂纹前方形成心形塑性变形区。该塑性区应变随着循环载荷而硬化,当金属的延展性耗尽时会断裂
1 Aura Vector Consulting,3041 Turnbull Bay Road,New Smyrna Beach,FL 32168 2 Toyota Technical Center,8777 Platt Road,Saline,MI 48176 摘要 本研究涉及对 Cessna T-303 Crusader 双引擎飞机垂直尾翼疲劳裂纹扩展的飞行中监测。在实验室中对带凹槽的 7075-T6 铝制飞机槽梁支撑结构进行了周期性测试。在这些疲劳测试期间采集了声发射 (AE) 数据,随后将其分为三种故障机制:疲劳开裂、塑性变形和摩擦噪声。然后使用这些数据来训练 Kohonen 自组织映射 (SOM) 神经网络。此时,在 T-303 飞机垂直尾翼的肋骨之间安装了类似的槽梁支撑结构作为冗余结构构件。随后从初始滑行和起飞到最终进近和着陆收集 AE 数据。然后使用实验室训练的 SOM 神经网络将飞行测试期间记录的 AE 数据分类为上述三种机制。由此确定塑性变形发生在所有飞行区域,但在滑行操作期间最为普遍,疲劳裂纹扩展活动主要发生在飞行操作期间 - 特别是在滚转和荷兰滚机动期间 - 而机械摩擦噪声主要发生在飞行期间,在滑行期间很少发生。SOM 对故障机制分类的成功表明,用于老化飞机的原型飞行结构健康监测系统在捕获疲劳裂纹扩展数据方面非常成功。设想在老化飞机中应用此类结构健康监测系统可以警告即将发生的故障,并在需要时而不是按照保守计算的间隔更换零件。因此,继续进行这项研究最终将有助于最大限度地降低维护成本并延长老化飞机的使用寿命。关键词:老化飞机,飞行中疲劳裂纹监测,Kohonen自组织映射,神经网络,结构健康监测 简介 飞机疲劳开裂 如今,飞机的使用寿命通常比汽车更长。这是由于许多因素造成的,包括飞机的成本、政府法规以及故障的严重后果。由于飞机的使用寿命预期如此之长,因此引发了许多问题。问题的主要来源,也是本研究的主题,可能是疲劳裂纹的存在和增长。修复疲劳裂纹造成的损坏的能力一直不是问题,但疲劳裂纹增长的检测和监测已被证明是一个真正的挑战。疲劳开裂是由于低于正常延展性金属的屈服强度的循环载荷导致的脆性断裂。裂纹尖端的高度集中应力导致在裂纹前方形成心形塑性变形区。该塑性区应变随着循环载荷而硬化,当金属的延展性耗尽时会断裂
1. M. Magri 和 D. Riccobelli。初始应力固体的建模:不可压缩极限下的能量密度结构。SIAM 应用数学杂志,84(6):2342–2364,2024 年 2. D. Riccobelli、P. Ciarletta、G. Vitale、C. Maurini 和 L. Truskinovsky。脆性断裂背后的弹性不稳定性。物理评论快报,132:248202,2024 年 3. NA Barnafi、F. Regazzoni 和 D. Riccobelli。弹性体中松弛配置的重建:心脏建模的数学公式和数值方法。应用力学和工程中的计算机方法,423:116845,2024 4. D. Riccobelli、HH Al-Terke、P. Laaksonen、P. Metrangolo、A. Paananen、RHA Ras、P. Ciarletta 和 D. Vella。扁平和起皱的封装液滴:重力和蒸发引起的形状变形。物理评论快报,130(21):218202,2023 5. Y. Su、D. Riccobelli、Y. Chen、W. Chen 和 P. Ciarletta。电活性介电弹性体气球的可调变形。英国皇家学会学报 A,479(2276):20230358,2023 6. P. Ciarletta、G. Pozzi 和 D. Riccobelli。具有初始应力的弹性板的 F¨oppl–von K´arm´an 方程。英国皇家学会开放科学,9(5):220421,2022 7. D. Andrini、V. Balbi、G. Bevilacqua、G. Lucci、G. Pozzi 和 D. Riccobelli。轴突皮质收缩性的数学建模。脑多物理,3:100060,2022 8. D. Riccobelli。主动弹性驱动受损轴突中周期性串珠的形成。物理评论 E,104(2):024417,2021 9. D. Riccobelli、G. Noselli 和 A. DeSimone。围绕刚性约束盘绕的杆:螺旋和变位。皇家学会学报 A,477(2246):20200817,2021 10. D. Riccobelli 和 G. Bevilacqua。表面张力控制脑器官中脑回形成的开始。固体力学和物理学杂志,134:103745,2020 11. D. Riccobelli、G. Noselli、M. Arroyo 和 A. DeSimone。互锁和可滑动杆的轴对称薄板力学。固体力学和物理学杂志,141:103969,2020 12. D. Riccobelli 和 D. Ambrosi。肌肉的激活作为应力-应变曲线的映射。极端力学快报,28:37–42,2019 13. D. Riccobelli、A. Agosti 和 P. Ciarletta。论初始应力材料的弹性极小值的存在。皇家学会哲学学报 A,377(2144):20180074,2019 14. G. Giantesio、A. Musesti 和 D. Riccobelli。横向各向同性超弹性材料中主动应变和主动应力的比较。弹性杂志,137(1):63–82,2019 15. D. Riccobelli 和 P. Ciarletta。具有残余应力的软不可压缩球体的形状转变。固体数学和力学,23(12):1507–1524,2018 16. D. Riccobelli 和 P. Ciarletta。曲折肿瘤血管的形态弹性模型。国际非线性力学杂志,107:1–9,2018 17. D. Riccobelli 和 P. Ciarletta。软弹性层中的瑞利-泰勒不稳定性。皇家学会哲学学报 A,375(2093):20160421,2017 18. D. Ambrosi、S. Pezzuto、D. Riccobelli、T. Stylianopoulos 和 P. Ciarletta。实体肿瘤是多孔弹性固体,在生长过程中具有化学机械反馈作用。弹性杂志,129(1-2):107–124,2017