XiaoMi-AI文件搜索系统
World File Search System裂纹扩展
航空航天地面测试 | PCB Piezotronics
在新型飞机的开发初期，设计寿命或“预期寿命”目标（以飞行周期（起飞和降落）或飞行小时计算）就已经确定了。由于其极端的操作环境，军用战斗机的设计预期寿命可能只有数千个飞行小时。对于民用运输飞机，设计寿命目标通常为数万个飞行周期。在首次飞行之前，在对全尺寸飞机结构进行地面测试时，会积累大量此类周期。了解预期的飞行载荷谱可以实现机身的压力循环，以及机翼、尾翼和其他主要结构的液压载荷。大型数据采集系统可以监测施加的压力和载荷以及由此产生的结构挠度和应变。此过程通常会使用无损检测设备进行定期检查，以监测由此产生的裂纹扩展情况。
航空航天地面测试 - PCB Piezotronics
在新型飞机的开发初期，设计寿命或“预期寿命”目标（以飞行周期（起飞和降落）或飞行小时计算）就已经确定了。由于其极端的操作环境，军用战斗机的设计预期寿命可能只有数千个飞行小时。对于民用运输机，设计寿命目标通常为数万个飞行周期。在首次飞行之前，在对全尺寸飞机结构进行地面测试时，会积累大量此类周期。了解预期的飞行载荷谱可以实现机身的压力循环，以及机翼、尾翼和其他主要结构的液压载荷。大型数据采集系统可以监测施加的压力和载荷以及由此产生的结构挠度和应变。在此过程中，通常会使用无损检测设备进行定期检查，以监测由此产生的裂纹扩展。
未来的飞机结构设计
[1] E.H. Baalbergen, E. Moerlan, W.F.Lammen, P.D.Ciampa (2017) 支持未来飞机高效协同设计的方法。NLR-TP-2017-338。[2] A.J.de Wit, W.F.Lammen, H.S.Timmermans, W.J.Vankan, D. Charbonnier, T. van der Laan, P.D.Ciampa (2019) 飞机供应链的协同设计方法：多级优化。NLR-TP-2019-202。[3] W.F.Lammen, P. Kupijai, D. Kickenweitz, T. Laudan (2014) 将发动机制造商的知识整合到初步飞机尺寸确定过程中。NLR-TP-2014-428。[4] E. Amsterdam, J.W.Wiegman, M. Nawijn (2021) 铝合金疲劳裂纹扩展速率的幂律行为和转变。国际疲劳杂志，待提交。[5] F.P.Grooteman (2020) 使用光纤布拉格光栅传感器进行多载荷路径损伤检测。NLR-TP-2020- 415。[6] F.P.Grooteman (2019) 概率故障安全结构风险分析。NLR-TP-2020-416。在 2019 年 ASIP（飞机结构完整性计划）会议上发表。[7] F.P.Grooteman, E. Lee, S. Jin, M.J. Bos (2019) 极限载荷系数降低。在 2019 年 ASIP（飞机结构完整性计划）会议上发表。[8] E. Amsterdam, F.P.Grooteman (2016) 应力状态对疲劳裂纹扩展幂律方程指数的影响。NLR-TP-2016-064。[9] E. Amsterdam (2021) 金属合金拉伸-拉伸疲劳裂纹扩展速率的现象学模型。待提交。[10] W.J.Vankan, W.M.van den Brink, R. Maas (2017) 飞机复合材料机身结构模型的验证与相关性——初步结果。NLR-TP-2016-172。[11] J.W.van der Burg, B.B.Prananta, B.I Soemarwoto (2005) 几何复杂飞机配置的气动弹性 CFD 研究。NLR-TP-2005-224。[12] J. van Muijden, B.B.Prananta, R.P.G.Veul (2008) 疲劳分析参数化程序中的高效气动弹性模拟。NLR-TP-2008-587。[13] H. Timmermans, B.B.Prananta (2016) 飞机设计过程中的气动弹性挑战。第六届飞机设计合作研讨会，波兰华沙。NLR-TP-2019-368。[15] L. Paletti, W.M.[14] L. Paletti、E. Amsterdam (2019) 增材制造对航空航天部件结构完整性方法的影响。van den Brink、R. Bruins、E. van de Ven、M. Bosman (2020) 航空航天增材制造设计：拓扑优化和虚拟制造。NLR-TP-2020-285。[16] J.C. de Kruijk (2018) 使用机器人技术实现复合材料自动化制造可降低成本、交货时间和废品率 - STO- MP-AVT-267-12。NLR-TP-2018-143。[17] W.M.van den Brink、R. Bruins、C.P.Groenendijk、R. Maas、P. Lantermans (2016) 复合热塑性水平稳定器扭力箱的纤维引导蒙皮设计。NLR-TP-2016-265。[18] P. Nijhuis (2020) 复合格栅加固板的环保生产方法。在 2020 年阿姆斯特丹 SAMPE 欧洲会议上发表。[19] M.H.Nagelsmit、C. Kassapoglou、Z. Gürdal (2010) 一种用于提高损伤容限的新型纤维放置架构。NLR-TP-2010-626。[20] A. Clarke、R.J.C.Creemers, A. Riccio, C. Williamson (2005) 全复合材料耐损伤翼盒的结构分析与优化。NLR-TP-2005-478。
氢气混合至天然气管道基础设施
首先，本综述探讨了先前关于混合氢气对混合气体流体和热力学性质、输配电网络内管道材料和设备性能以及地下储存和最终用途氢气分离等支持设施的影响的研究。众所周知，氢气的存在会增加常用管道钢中疲劳裂纹的扩展速度，研究表明，抗拉强度较高的金属在与氢气接触时，抗断裂性能的下降幅度往往大于抗拉强度较低的金属。最近的研究表明，即使在氢分压较低的情况下，疲劳裂纹扩展和抗断裂性能也会降低，随着氢分压的增加，随后的降低幅度会更小。在高应力情况下，疲劳裂纹扩展与氢浓度基本无关。ASME B31.12 等设计指南提供了如何根据管道直径和厚度评估许多常见管道材料的合适工作压力的指导。需要对美国天然气管道系统中使用的老式钢材进行额外的疲劳和断裂测试，以确定其在氢气环境中的极限行为，尤其是老式的焊缝和硬点，并且必须检查任何考虑混合的现有管道是否存在缺陷。虽然塑料管道通常被认为适合在配电网络压力下容纳氢气，但研究表明，氢气会影响聚乙烯材料的物理特性，例如密度和结晶度。需要进行更多研究来量化这些变化对聚合物管道和管道接头的机械性能和寿命的影响，以及氢气对特定树脂配方的影响。氢气对材料的影响还延伸到压缩机、阀门、储存设施和其他非管道组件。评估地下储存设施中的氢气还必须考虑与可能消耗氢气的微生物相关的潜在反应，以及枯竭的油气储层（最常见的天然气储存类型）中存在的残留碳氢化合物对最终用途应用的危害程度（基于所需的氢气纯度）。氢分离是一项成熟的技术，但对于天然气中低氢浓度混合物来说，成本可能过高。
声发射技术在船舶结构健康监测中的应用
在役声发射 (AE) 监测能够对主要结构细节区域进行全局监测，以便尽早发现活动裂纹和损伤演变。AE 源严重程度是缺陷严重程度和相关结构风险的量度，从而减少了基于传统检查和建模方法的结构评估中的当前不确定性。当与应变监测和断裂力学分析的最新发展相结合时，它是一种用于疲劳裂纹检测和全寿命损伤评估的强大工具，具有提高平台可用性的潜力。本文概述了金属中稳定疲劳裂纹扩展的底层物理原理以及相关微断裂事件产生的声发射。给出了在役船体结构细节全局 AE 监测的示例。描述了用于建模疲劳裂纹扩展和相关声发射的新型分析软件，该软件结合了我们对原子尺度断裂力学理解的最新发展。用于检测海洋钢结构疲劳损伤的 AE 传感频带通常在 50 到 300 kHz 之间，具体取决于背景噪声。最大可接受缺陷尺寸定义了所需的 AE“可检测性”。可检测性取决于裂纹扩展步骤的大小和速率，这决定了传感器间距和监测持续时间，以实现可靠的检测、定位和评估目的。疲劳损伤评估和裂纹寿命预测的重要附加信息是所关注结构细节中关键位置的标称循环应变。此裂纹寿命预测与 AE 一起提供了船舶经历的结构疲劳响应曲线。了解与测量的 AE 相关的操作和环境概况将为结构生命周期管理提供基础。作为 USCG VALID 项目的一部分，给出了“USCGC BERTHOLF”上潜在疲劳敏感结构细节的临时结果。概述了在英国海军舰艇上的类似更大规模应用。
多丝电弧增材制造TC4/Nb仿生层状异质合金的组织演变和力学性能
电弧增材制造零件性能的提升依赖于结构创新和定制打印，自然优化的结构可以为设计制造提供灵感。本文以Crysomalon squamiferum壳的生物结构为灵感，采用多丝电弧增材制造（MWAAM）技术设计并制备了层状TC4/Nb多材料合金零件。利用EDS、SEM、EBSD和力学性能试验机研究了MWAAM加工仿生异质TC4/Nb多材料合金零件的界面反应、相组成、微观组织演变、晶体生长、力学性能和裂纹扩展。结果表明，MWAAM TC4/Nb多材料合金试样不同层间形成了良好的冶金结合；Ti/Nb多材料合金零件主要由α-Ti、β-Ti和（Nb，Ti）固溶体相组成。随着Nb含量的增加，从TC4层到G1层，相形貌经历了一个连续的转变过程：片层状α+β→细片层状α+短棒状α+β→针状α+β→细针状α+β。此外，随着Nb含量的增加，TC4/Nb多材料合金组分从TC4层到G2层的晶粒尺寸由3.534μm逐渐减小到2.904μm。TC4/Nb多材料合金从TC4层到G2层的显微硬度范围为404.04~245.23HV。TC4/Nb多材料合金试样具有较高的压缩强度和极限拉伸强度分别为2162.64±26MPa和663.39MPa，对应的应变量分别为31.99%和17.77%。优异的力学行为主要归因于层间晶粒尺寸的梯度转变和组织演变的良好结合；拉伸试验过程中裂纹扩展主要以裂纹偏转和多级开裂为主；TC4/Nb多材料合金构件中TC4层的强度高于G1层和G2层。
ssc-468 结构健康监测的开发...
基于阻抗的结构健康监测 (SHM) 利用粘合到结构上的压电换能器来深入了解被监测对象的物理健康状况。通过观察压电换能器的电阻抗，可以识别结构的变化。典型的阻抗 SHM 测量依赖于阻抗分析仪或其他复杂硬件。本报告中介绍的研究侧重于开发专门用于海军应用的阻抗硬件。在开发原型之前，先在代表性海军结构上验证阻抗 SHM 的功能。对焊接铝试样施加疲劳载荷，并使用阻抗法成功检测疲劳裂纹扩展。然后考虑将阻抗 SHM 原型的组件纳入硬件中，并在铝试样上进行验证。最后，基于阻抗集成电路设计初始原型。
SSC-358 疲劳后的结构行为
本研究考察了先前的循环历史（通过循环软化导致机械性能发生变化）对 ABS EH36 和 HY80 的疲劳裂纹扩展 (FCP) 和断裂韧性行为的影响程度。通过比较原始材料与预损伤材料的断裂韧性和 FCP 行为，凭经验确定了预损伤的影响。研究范围包括在环境条件下以及在低至 0.2 Hz 频率的海水中进行测试。对开发的数据进行了分析，以评估明显的预损伤效应是由于材料固有的变化还是由于循环软化对过去研究中应用的测试方法的有效性和独特性的影响。研究的主要结论是，明显的预损伤效应是由于循环软化对测试方法和相关数据解释的影响。当使用 JIC 作为
第十一章 - 腐蚀疲劳 - WIT Press
腐蚀疲劳被公认为是一种重要现象，在特定条件下，它会导致结构意外开裂和失效。这些条件取决于材料、循环载荷和相关环境的特定组合，而这些组合又分别代表了腐蚀疲劳问题的冶金、机械和物理化学（水溶液中的电化学）成分。自第一次世界大战期间最早的研究以来，尤其是在过去的四十年里，人们在理解腐蚀疲劳现象方面取得了重大进展。然而，尽管取得了进展，研究人员仍远未解决与腐蚀疲劳相关的许多问题。目前，尚未确定有效的预防腐蚀疲劳失效的方法，也无法预测哪些材料和环境的组合会在使用条件下导致强烈的腐蚀疲劳。腐蚀疲劳理论远非全面。人们对腐蚀疲劳裂纹扩展的基本机制知之甚少，对环境加速这种裂纹扩展的机制知之甚少。本文的目的是概述有关腐蚀疲劳裂纹扩展现象及其机制的当前知识状态和当前争议。