欠匹配铝焊缝的抗拉强度和延展性的实验量化 1. 目标。a. 本项目将通过实验测试具有欠匹配焊缝的铝制船舶结构连接细节,以更好地了解这些连接的能力,并创建测试数据库以供将来的设计方法验证。2. 背景。a. 铝结构可为许多船舶提供高达 50% 的结构重量节省潜力,从而降低燃料消耗并提高许多时间敏感或吃水受限应用的经济性。b. 设计铝结构的一个关键挑战是处理用于组装结构的欠匹配熔焊。与大多数钢材不同,船用铝合金在焊缝热影响区 (HAZ) 的强度会降低,达到原材料强度的 50%。然而,对焊接铝船舶结构的拉伸强度的研究很少。初步评估得出结论,目前的方法不足以设计复杂的连接。海洋工程和土木工程界已就此问题进行了更广泛的研究,但这些研究并未涉及海洋细节。c. 欠匹配焊缝的主要问题是,在极端拉伸载荷下,塑性变形会集中在欠匹配区域,导致这些区域出现高应变并最终发生延性失效。鉴于其余
奥氏体不锈钢 (ASS) 常用于敏感的氢气 (H) 存储、氢气基础设施以及运输应用,因为与铁素体钢相比,它们通常不太容易受到氢脆 (HE) 的影响。这是因为它们的扩散率较低,而氢的溶解度较高 [1-3]。氢脆描述了这样一种现象:材料的机械性能经常会突然发生灾难性的恶化(特别是在受到拉伸载荷时,由于拉伸延展性的丧失),这是由于酸性溶液中的环境氢和含氢气体 [4-8] 扩散到块体材料中造成的。与不易发生 HE 的热力学稳定 ASS(如 AISI 310S 型)相比,在仅含 8 – 10 wt% Ni 的亚稳态 ASS(如 AISI 304 型)中经常观察到严重的 HE,其中在变形过程中会形成应变诱导的 α ′马氏体 [9 – 11]。应变诱导的 α ′马氏体为 H 提供了快速扩散路径,导致 H 在微观结构的关键位置富集(如异质界面前方的微观机械高应力区域),从而导致 H 辅助开裂 [12, 13]。此外,由于凝固过程中的偏析或高冷却速度导致 δ 到 γ 的转变不完全,亚稳态 ASS 中可能会出现少量的 δ 铁素体。这可能会通过提供裂纹起始点来增加样品的 HE 敏感性 [14, 15]。
Elber 在 70 年代早期发现疲劳裂纹可以在拉伸载荷下闭合,并假设疲劳裂纹扩展 (FCG) 将由 D K eff = K max � K op 控制,其中 K max 和 K op 分别是应力强度因子的最大值和开口值。该假设可以合理化在使用载荷下观察到的许多瞬态效应,但它无法解释许多其他效应,如在高 R = K min / K max 下过载后 FCG 的延迟或停止,当 K min > K op 时;在高度可变的 D K eff 下以恒定速率进行的 FCG;在给定 R 下停止的裂纹可以在较低的 R 下重新启动生长而不改变其 D K eff;或 FCG 在惰性环境中对 R 不敏感。尽管如此,基于 D K eff 思想的带材屈服模型 (SYM) 比基于任何其他原理的替代模型更常用于 FCG 寿命预测。为了验证 SYM 是否确实本质上更好,它们的力学原理用于预测 FCG 速率,这既基于 Elber 的想法,也基于另一种观点,即 FCG 是由于裂纹尖端前方的损伤积累造成的,这不需要 D K eff 假设或任意数据拟合参数。尽管基于相互冲突的原理,但这两种模型都可以很好地再现准恒定 D K 载荷下获得的 FCG 数据,这是一个有点令人惊讶的结果,值得仔细分析。� 2017 Elsevier Ltd. 保留所有权利。
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
外壳 - C、F、G、R、T、W 和 Z 级:冲击挤压或机加工铝合金。H、K、N、S 和 Y 级:耐腐蚀钢。J 和 M 级:符合 MIL-DTL-38999 的高性能树脂。(仅限外壳基材。有关表面处理或表面处理,请参阅 MIL-DTL-38999。)垫圈 - 硅橡胶。环 - 耐腐蚀钢,钝化,最大厚度为 1.020 毫米(0.04 英寸)。绳索 - 绝缘不锈钢,钝化。允许使用 ASTM-A967、实践 D 或同等方法进行钝化或钝化表面处理验证。绝缘层应能承受 200°C 环境温度。紧固件 - 不锈钢,钝化。选项:铝与盖子一体。配合连接器:参见 MIL-DTL-38999,系列 III。垫圈应粘合到盖子上,或机械固定。绳索应在紧固件上自由旋转。紧固件拉伸强度:保护罩和绳索组件应能承受施加在轴向和纵向上的 25 磅自重拉伸载荷。载荷应施加在绳索组件的末端并保持 5 分钟。绳索组件不得与保护罩分离或损坏绳索组件。轴向和纵向均为 25 磅。负载应施加在绳索末端。空气泄漏:测试应符合 EIA-364-02 的规定,但测量的最短时间应为 10 秒。空气泄漏率不得超过每小时 1 大气压立方英寸 (4.55 X 10 -3 cm 3 /s)。保护盖应与已移除触点或插件的连接器配对,以便可以对保护盖或储存容器内部施加 10 lbft/in 2 (.703 Kg/cm 2 ) 的压力。资格认证 (所有类别)。资格认证应符合 MIL-DTL-38999 的规定,但仅需进行以下测试顺序:
部门土木工程,Masinde Muliro科学技术大学,肯尼亚,该论文在承受静态轴向负载时研究了混凝土填充竹柱的负载能力开发。混凝土混合物C20和C30用于填充不同直径和细长比率的竹子。压缩测试是在31 kN/s的加载速率下使用单轴压缩机进行的。结果表明,混凝土级的增加对承载能力和C20的压缩应力具有显着影响,使混凝土填充竹的负载能力增加了0.8倍,而C30则增加了1.5倍。随着色谱柱直径的增加,载载能力会增加,但由于色谱柱的刚度降低而随着细长比的增加而减小。柱直径的增加减少了由于承载面积增加而导致的压碎应力。变形行为表明,装有混凝土混合物C20的标本更具延展性,并且在失败之前会发生大量位移,而C30样品在所有样品中均显示出蓬松的特性。关键字:竹子。混凝土柱,延展性,屈曲,变形,最终故障。doi:10.7176/cer/12-8-05出版日期:8月31日2020 1。在混凝土填充的竹子(CFB)标本中引入,纯混凝土用于填充竹子的内部空间,外部竹子的存在不仅具有一部分轴向负载,而且最重要的是将固定物限制在填充混凝土中。这使其可以更好地替代结构钢中的钢筋。由于其机械性能与木材相似,因此某些临时结构和永久性结构已掺入了竹子作为主要结构材料。竹子机械性能已由各种研究人员(Alito M,2005; Lakkad and Patel 1981; Amada and Sun,2001; 2001;)通过实验和分析研究进行了研究,并得出结论,由于其拉伸强度高于100MPA-400MPA-400MPA,其拉伸载荷高。L. Gyansah等人研究了在单轴载荷条件下竹子的断裂行为和粉碎强度。他们发现,新鲜竹子的压力为51.3,71.74.5,79.5和85.2 MPa,高度为250,210,170,130和90 mm,揭示了竹子的强度,其强度高于其他木制结构。l.Gyansah和S.kwofie还提出了使用未征用和缺口标本对竹子性能的影响。碎屑时间受到切口角度的变化显着影响。一个20,30,60,80和90º的缺口角具有42.46,35.78,21.89,18.02和10.30,作为压碎负载的blood量降低的指示,随着降低量的降低,它们的角度降低了。普通混凝土,由于其具有杰出特性,例如高水平的抗压强度和耐用性,因此被用作竹子的加固。(Neville 2011)。因此,所得的材料是具有可识别成分的复合材料,以利用两种成分的良好特征。混凝土的强度取决于每种成分的比例(砾石,沙子,水和水泥)(Churdley.R 1994)。混凝土由粘合剂(水泥糊)和填充物(粗骨料)组成,其中填充剂被粘合剂粘合在一起以形成合成砾岩。然而,尽管有几个优势,但具有其他局限性,例如低延展性,低拉伸强度,容易受到破裂和低强度与体重比(Swamy,R.N。2000)Muhamad等人(2017年)的初步测试建议使用Foamcrete填充常规的竹子作为对生竹的修改,以减少建筑中的木材使用情况。理论分析暗示泡沫凝岛与竹子之间的相互作用以及复合元件强度的相应增加。泡沫混凝土是一种轻巧,自由流动的材料,由Ackling泡沫制造,通过燃料泡沫剂溶液制备,以使用平均直径为100 - 150 mm的混凝土砂浆竹,使用10-15毫米厚度10-15 mm。研究中总共使用了16个样本。从现有的混合设计中采用了泡沫混凝土的混合设计,其密度在700-1000kg/m 3之间,具有最佳的强度比。Table 1.1 Specimens strength of Foam Crete Filled bamboo (Muhamad et al.,2017) Samples FCIB 1 FCIB 2 FCIB 3 AVERAGE Compression(N/mm2) 6.6 9.7 10.0 8.8 Flexural (N/mm2) 4.5 4.2 3.8 4.2 Tensile (N/mm2) 0.5 0.4 0.4 0.4