因此,材料资质测试是根据现有标准进行的,消费者不得不满足于保守的方法。现在,技术进步改变了这种传统方法,消费者开始寻求更精确、更量身定制的应用程序。此外,当今材料的使用条件高度多样化,从原始环境(农村)到高腐蚀环境(航空母舰)。如今铝合金的使用已经变得非常特定于行业;因此,所使用的资质测试必须满足这些特定要求。通常,腐蚀测试要求确实超出了材料的性能要求;然而,随着材料的选择和设计更好地基于其特定用途,腐蚀测试的必要性也变得有选择性。因此,新材料的出现及其使用范围提出了新的问题,即是否可以调整现有标准或强制进行新的测试。特别是A1-Li、A1-Li-X和A1-Fe-X合金以及铝金属/基体复合材料已在工业中得到应用,但目前尚无标准的测试方法。
1990 年,Yoseph Bar-Cohen 为 USCG 研发中心撰写了一份报告 [8.1] 这份出色的报告调查了应用于有缺陷的复合板的各种 NDE 技术。然而,报告完成时,Bar-Cohen 博士还在麦克唐纳道格拉斯公司工作,而他研究 20 年后,这些技术仍然主要由航空航天业使用。在过去的二十年里,该行业已转向纤维含量更高、强度更高的层压材料。[8.2] 此外,该行业在各种 NDE 技术方面拥有更多的“现场”经验。FEA 技术已经发展到我们可以执行缺陷关键性分析的程度,以帮助我们评估在复合结构失效之前需要多大的缺陷。这有助于我们回答我们应该寻找多小的缺陷的问题。
1.图 2-1:板-加强筋和 HAZ 的材料曲线 (Rigo et al.2003) ..........................8 2.图 3-1:6061 和 5083 材料中的应力-应变曲线比较.............................................13 3.图 6-1:AL5083 和 AL 6082 的应力-应变关系.............................................49 4.图 6-2:板和加强筋的热影响区 (HAZ) (Paik 2005) .............................50 5.图 6-3:加强板的有限元模型.........................................................................51 6.图 6-4:带HAZ ................................................................................51 7.图 6-5:带 HAZ 的挤压板有限元模型 ..............................................................52 8.图 6-6:应用于有限元模型的边界条件 ................................................................52 9.图 7-1:极限强度比较(FEA 结果) .............................................................................55 10.图 7-2:极限强度比较:综合性能与降低的母材性能 .............................................................................................................61 11.图 7-3:模型 11 的极限强度比较:综合性能与增加的 HAZ 性能(25% 更高的屈服强度) .............................................................................................61 12.图 7-4:强度降低与失效应力除以 HAZ 屈服强度..................62 13.图 7-5:平均失效应力下强度降低与 HAZ/基准切线模量比率.........................................................................................................................62 14.图 7-6:拉伸载荷工况屈服点比较.........................................................................................64 15.图 7-7:屈服点侧压力图.........................................................................................................68 16.图 7-8:侧压力相对于屈服点的百分比差异。组合情况 ...........................68 17.图 7-9:假设的软化区 (Paik 2005) ......................................................................................69 18.图 7-10:带软化区的板-加强筋组合横截面 (Paik 2005) .............................................................................................................................................69 19.图7-11:极限强度比较......................................................................................73
15. 补充说明 由船舶结构委员会及其成员机构赞助 16. 摘要 该项目的主要目标是比较和评估目前海军和商船中用于船体和结构构件的设计标准和规范。本报告回顾了当前几项船舶和结构法规中的基本概念。底部结构的设计,既是局部结构,也是船体大梁的一部分,是特别关注的焦点。我们希望确定载荷或强度公式或两者中的安全系数。以及确定最佳实践,这些最佳实践结合了经过理论和实验充分验证的最新结构行为模型。然后将其应用于新的统一结构设计船舶。 17. 关键词
2.1 加拿大和美国的经济在很大程度上依赖于进出口,而进出口大部分是通过船舶运输的。因此,船舶的性能和安全对其整体经济至关重要。这些船舶承受各种结构载荷,包括波浪作用引起的疲劳载荷,还可能因与冰和其他物体碰撞而承受冲击载荷,此外还有船舶自重和所载人员和货物重量产生的服务载荷。此外,如果这些船舶在北大西洋和太平洋以及北冰洋航行,它们可能会经受寒冷天气。气候变化使北冰洋部分地区在更长的航运季节内可以航行。因此,如今,更多的商业货船在北极水域航行,夏季也有少量游艇航行。预计在不久的将来,将有更多的商业船舶、游艇和沿海巡逻船穿越西北航道,航行时间会更长。因此,我们脑海中自然而然地浮现出一个问题:“航行于北冰洋西北航道的船舶将面临哪些挑战?”例如,北极船舶在西北航道面临的众多危险之一就是北极岛屿解体释放的重冰。北极船舶可能还需要面对许多其他未知和已知的威胁和挑战。因此,该项目旨在进行范围界定研究,旨在确定船舶在北冰洋航行时需要面对的结构行为方面的各种挑战和问题。
2.2 在船舶结构典型的疲劳载荷循环中,裂纹尖端的应力从拉伸变为压缩。在压缩应力期间以及在载荷循环的部分拉伸部分中,应力强度小于打开裂纹尖端所需的值 K OP ,由于裂纹闭合的影响,不会发生裂纹扩展。在疲劳试验(例如 SSC-448 的试验)中考虑裂纹闭合,其方法为通过测量载荷循环期间的裂纹打开位移并观察载荷与裂纹打开位移曲线中的非线性来确定 K OP 。通过这样确定的 K OP 估计值,可以确定应力强度因子的有效范围� K 有效 。SSC-448 等来源中提供的 da/d/N 与 DK 的关系图实际上是� K 有效 的函数。
在 AMC 供应链工具、标准和规范计划下,美国铸造协会进行了研究,以提供铸造 E357 铝的统计特性。铸造设计工程师需要的特性不是基于典型或平均特性,而是基于从多个供应源采购的复杂铸造设计生产中遇到的制造技术、不同截面厚度和冷却速率的变化的特性。目前,大多数铸造合金几乎没有统计验证,如果不逐个组件开发这些数据,就不能考虑用于更换或新设计。
所用材料。需求包括提高韧性、减轻重量、提高抗疲劳和腐蚀能力。随着制造商努力提高下一代飞机的性能和效率,材料性能的界限正在不断扩展。铝是面临这些挑战的关键材料之一。铝合金板用于大量航空航天应用,其复杂性和性能要求从简单部件到飞机的主要承重结构不等。第一个了解铝在航空航天工业中潜力的人是作家儒勒·凡尔纳,他在 1865 年的小说《月球之旅》中详细描述了铝火箭。1903 年,莱特兄弟让第一架飞机升空,其中发动机的部件由铝制成。
1.0 目标。1.1 本研究的目的是探索和实验验证复合材料补片在防止裂纹扩展和延长铝钢船舶结构寿命方面的应用。复合材料补片通过降低裂纹尖端区域的应力,起到裂纹抑制器的作用。负载通过粘合层从基板转移到复合材料补片上。此外,复合材料补片的附加约束可以防止这些裂纹合并成更大的裂纹。存在预测复合材料补片配置有效性的分析能力,但此类分析需要特定的理想化和假设,必须通过实验验证才能将这项技术用于实践。我们提出的项目旨在将这项技术开发为铝钢船舶板层断裂修复的有用且可靠的工具,并促进其在工业上的接受和实施。
汽车行业目前正在经历一场前所未有的变革。这场变革的核心是电气化、自动驾驶、数字化和社会对可持续性的需求。这些力量正在推动汽车设计和制造方式的范式转变。汽车制造商正在整合他们的技术专长来开发新车,这些新车不仅能满足这些不断变化的需求,还能超出消费者的期望。在更严格的环境法规和越来越严格的燃油效率标准的推动下,电气化进程正在加速。然而,这种转变也带来了一系列挑战,包括需要更强大的充电基础设施和电池技术的进步。全面电气化可能还需要一段时间,因此混合动力解决方案暂时是一种切实可行的选择。随着全电动汽车和混合动力汽车的齐头并进,它们正在为未来的移动出行奠定基础。可持续性也已成为汽车行业的一个重要问题。