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初、次级蚀坑三维变化对钢板应力集中系数的影响

秦广冲 , 徐善华 , 何羽玲 , 王皓 , 张黎明

材料科学与工程学报

利用ANSYS数值分析软件,首先讨论了不同半椭球体初级蚀坑深宽比对应力分布及应力集中系数的影响,得到了单调拉伸荷载作用下半椭球体蚀坑应力集中系数Kt计算模型.然后以半椭球体蚀坑为基准,通过改变蚀坑宽度或长度,建立了具有不同三维尺寸蚀坑钢材模型,分析了蚀坑宽度或长度变化对应力集中系数的影响规律,得到了单调拉伸荷载作用下蚀坑宽度或长度变化时Kt近似计算模型.最后讨论了次级蚀坑三维变化对应力集中系数的影响规律.

关键词: 数值分析 , 初级蚀坑 , 次级蚀坑 , 三维变化 , 应力集中系数

锈蚀钢板力学性能的退化规律

邱斌 , 徐善华

机械工程材料

在自然大气酸雾、恒温恒湿、中性盐雾箱及自然大气环境中性盐雾四种不同环境下对Q235钢板进行加速锈蚀试验,并通过拉伸试验研究了锈蚀对Q235钢板力学性能的影响.结果表明:锈蚀率不大于4％时,锈蚀对钢材的屈服强度和抗拉强度不产生显著影响;锈蚀率大于4％时,锈蚀后钢材的屈服强度和抗拉强度随锈蚀率的增大呈现明显的线性退化趋势;断后伸长率随锈蚀率的增大呈现明显退化趋势;锈蚀对弹性模量的影响较为复杂,需进一步研究.

关键词: 锈蚀钢板 , 屈服强度 , 抗拉强度 , 断后伸长率

CFRP加固钢结构抗疲劳技术研究综述

程璐 , 冯鹏 , 徐善华 , 孟鑫淼

玻璃钢/复合材料

疲劳破坏是金属结构应用中一种常见的破坏形式,其机理是细观裂纹的不稳定发展导致整体结构的断裂.采用CFRP表面粘贴加固钢结构提高其疲劳寿命是近期发展起来的一项改善金属结构疲劳性能的新技术.CFRP轻质高强,加固钢结构的施工便捷,且不用明火、不增加自重、不产生残余应力,能够显著提高原有结构的疲劳性能.本文对CFRP加固原理、CFRP加固方法以及国内外CFRP加固研究进行了总结和对比,指出了CFRP加固钢结构的发展方向.

关键词: 结构加固 , 纤维增强复合材料 , 疲劳性能 , 温度

锈蚀后钢材弹性模量与屈服强度的计算模型

徐善华 , 任松波

机械工程材料 doi:10.11973/jxgccl201510017

根据点蚀坑的特点，将锈蚀钢材表面点蚀坑简化为半椭球形，引入锈蚀损失率作为锈蚀损伤参量，并利用细观损伤力学和自洽方法建立锈蚀后钢材的锈蚀损伤弹性理论模型；再对 Q235钢进行室内盐雾加速试验和单向拉伸试验，得到不同锈蚀时间试样的锈蚀损失率、弹性模量和屈服强度，并将单向拉伸试验结果与模型计算结果进行了对比验证。结果表明：使锈蚀速率临界点提前可显著降低锈蚀对钢结构材料造成的损伤；模型计算值与试验值吻合较好，验证了所建立计算模型的可行性和正确性。

关键词: 点蚀坑 , 细化损伤力学 , 钢 , 弹性性能

中性盐雾环境中Q235钢板腐蚀率与表面特征参数的关系

徐善华 , 秦广冲 , 何羽玲 , 李想

材料保护

为更全面地评价锈蚀钢材腐蚀发展程度,探讨钢材腐蚀后的损伤参量变化规律,通过对Q235钢板进行中性盐雾加速腐蚀,得到了钢板不同腐蚀程度下的质量损失率,并采用三维非接触式表面形貌仪测试腐蚀钢板表面,得到了钢板腐蚀后的孔洞率、平均腐蚀深度、最大腐蚀深度、表面三维粗糙度参数Sa及Sq等表面特征参数的相关数值,建立了腐蚀损伤参量的变化函数模型以及腐蚀率与表面特征参数关系式,可为材料耐蚀性研究提供基础数据.

关键词: 中性盐雾腐蚀 , 腐蚀率 , 表面特征参数 , 函数模型 , Q235钢

钢材锈蚀率与表面三维粗糙度参数的关系

徐善华 , 何羽玲 , 秦广冲 , 史斌 , 位龙虎

材料科学与工程学报 doi:10.14136/j.cnki.issn 1673-2812.2016.02.022

通过Q235钢板在中性盐雾试验箱中178天的加速腐蚀,得到钢材不同时间下的锈蚀率与表面三维粗糙度参数,讨论了锈蚀率与三维粗糙度参数中算数平均高度(Sa)、均方根高度(Sq)、表面峰最大高度(Sp)、表面谷最大深度(Sv)、表面最大高度(Sz)、表面轮廓偏斜度(Ssk)及表面轮廓峭度(Sku)的变化规律,并对锈蚀率、时间及Sa(Sq)三者关系进行了回归分析,结果表明通过定量分析锈蚀率、时间及三维粗糙度参数之间关系能更准确地判断锈蚀钢材表面腐蚀发展程度,从而为锈蚀钢结构腐蚀过程的评价提供一种新的途径.

关键词: 中性盐雾 , 加速腐蚀 , 锈蚀率 , 三维粗糙度参数

获取金属材料颈缩后真实本构关系的数值迭代方法

王友德 , 徐善华 , 王皓

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2016.18.031

为获取金属材料颈缩后的真实本构关系,提出了一种新型的试验-数值耦合方法,即NE(Numerical and experimental)法.该方法的基本原理是将单轴拉伸试验的荷载-位移曲线作为目标,通过有限元迭代运算,不断修正输入的应力-应变曲线,直至荷载-位移曲线的模拟结果与试验结果完全吻合或达到误差要求时,即得到真实应力-应变曲线.基于该原理,开发了一套数值模拟程序CONST以实现测试技术的自动化并节省操作时间.为验证NE法的有效性,将传统理论计算方法与NE法获得的材料真实本构关系进行对比,并对圆棒和矩形试件分别进行拉伸模拟,结果表明NE法对两种试件均适用,且NE法获得的荷载-位移曲线、颈缩变形特征等较理论计算方法更为精确.所提方法解决了金属材料单轴拉伸颈缩至断裂期间获取真实应力-应变曲线存在的困难,对材料性能评价及结构变形分析具有重要的理论及工程应用价值.

关键词: 金属材料 , 单轴拉伸 , 颈缩 , 真实本构关系 , 试验-数值耦合方法

中性盐雾腐蚀环境中Q235钢板力学性能的退化规律

徐善华 , 王皓 , 苏磊

机械工程材料 doi:10.11973/jxgccl201605017

在中性盐雾腐蚀环境中对 Q235钢板进行0~178 d的加速腐蚀试验,采用光学表面测量技术对锈蚀钢板表面进行数据采集,运用Geomagic studio逆向工程软件建立了 Q235钢板锈蚀表面的几何模型；通过单轴拉伸试验研究了 Q235钢板力学性能的退化规律。结果表明：随着锈蚀质量损失率增大,Q235钢板的屈服强度、抗拉强度和断后伸长率均呈明显的线性退化趋势,屈服平台迅速缩短,严重蚀坑的存在使得锈蚀钢板更易产生塑性损伤而进入颈缩阶段；通过对二次塑流模型进行修正,建立了锈蚀 Q235钢板的应力-应变退化本构模型,得到了模型形状控制参数随锈蚀质量损失率变化的退化规律；在中性盐雾环境中,Q235钢板的腐蚀以点蚀为主,蚀坑分布不均匀,且具有较大的离散性和随机性,腐蚀过程中层状剥蚀产生的影响不可忽略。

关键词: 锈蚀钢板 , 力学性能 , 退化本构模型

第五届“吴仲华奖励基金”评选出获奖者

工程热物理学报

根据《吴仲华奖励基金章程》（吴奖[2010]01号），经各高校、中国工程热物理学会和中国科学院工程热物理研究所遴选和推荐，以及吴仲华奖励基金理事会评审，决定授子钟文琪、张鹏、张明明、徐纲4位青年学者“吴仲华优秀青年学者奖”，授予顾超等13位同学“吴仲华优秀学生奖”。

关键词: 基金 , 奖励 , 获奖者 , 中国科学院 , 评选 , 青年学者 , 物理研究所 , 物理学会

不同应力状态下混凝土空间徐变的统一表达式

黄胜前 , 杨永清 , 李晓斌 , 陈志伟

材料导报

单轴、双轴和三轴徐变试验结果表明,混凝土的徐变与弹性变形一样具有空间特性,但根据单轴徐变试验得到的徐变系数、徐变泊松比以及采用叠加原理计算的双轴、三轴应力状态下的空间徐变与实际情况存在较大偏差.为了准确计算不同应力状态下混凝土的空间徐变,介绍了应力组合对有效徐变泊松比的影响和基于有效徐变泊松比的空间徐变计算方法.另外,根据应力张量的弹性力学意义,引入了球应力徐变系数(ψ)m和偏应力徐变系数(ψ) d,提出了基于这两个徐变系数的空间徐变计算统一表达式,可计算混凝土在单轴、双轴和三轴等不同应力状态下的空间徐变.

关键词: 混凝土 , 单轴 , 双轴 , 三轴 , 应力状态 , 空间徐变