分类： 力学 >> 基础力学 提交时间： 2023-11-09 合作期刊: 《应用力学学报》
摘要： 为研究服役后X56双层海底管道钢的疲劳裂纹扩展速率,对外层管上截取的标准紧凑拉伸试样分别在空气和海水环境下进行不同最大疲劳载荷(Pmax=9 kN,10 kN,12 kN)的疲劳裂纹扩展试验。与空气环境中CT试样的疲劳裂纹扩展速率相比,裂纹生长至15.38 mm时,9、10、12 kN载荷下海水环境中CT试样的疲劳裂纹扩展速率分别提高了1.82倍、1.54倍、1.43倍; 随着裂纹扩展长度增大,外界载荷起主导作用,海水腐蚀的影响越来越小。综合分析最大疲劳载荷对疲劳裂纹扩展的影响,结果发现相同裂纹长度的前提下,疲劳载荷增加,应力强度因子幅值(K)和疲劳裂纹扩展速率(da/dN)增加,海水腐蚀影响逐渐减小。疲劳裂纹扩展试验中所施加的最大疲劳载荷对CT试样的疲劳寿命具有较大影响,对Paris常数的影响较小。扫描电镜下CT试样的疲劳断口均为穿晶型断裂。海水环境中CT试样的疲劳断口表现出更多的二次裂纹和更高的撕裂脊。随着最大疲劳载荷增加,解理断裂形成的解理台阶晶面面积和高度差逐渐增大,疲劳断口越粗糙,解理特征越明显。
分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2023-03-31 合作期刊: 《腐蚀科学与防护技术》
摘要： 采用三点弯曲实验研究应力比R对处于不同环境下的D36钢稳定裂纹扩展区疲劳裂纹扩展速率的影响。结果表明，空气中应力比对pairs区的疲劳裂纹扩展速率影响不大，然而海水环境中，在中等△K值范围内，应力比对裂纹扩展速率影响较空气中明显，且其裂纹扩展速率随着应力比的增加而增大。这种现象产生的原因是氢脆作用随着应力比的增大显著增强。通过三电极体系在f=1Hz，R=0.1条件下分别对试件施加-400，-600，-800，-1000和-1200mV的电极电位。结果表明，强阴极极化(-1200mV)和阳极极化(-400mV)在一定△K范围内会加速裂纹扩展，综合得出该条件下腐蚀疲劳的阴极保护电位为-800mV。而应力比为0.3和0.5时施加-800mV的电极电位对材料的保护作用减弱。
分类： 物理学 >> 普通物理:统计和量子力学,量子信息等 提交时间： 2023-11-10 合作期刊: 《应用力学学报》
摘要： 受井内高压和岩屑颗粒反复碰撞,旋转防喷器壳体会出现裂纹,裂纹的进一步扩展会导致壳体发生破裂。本研究基于Paris公式研究旋转防喷器壳体的疲劳裂纹扩展寿命,通过疲劳裂纹扩展试验确定Paris公式的材料常数,通过有限元模拟对CT试样进行疲劳裂纹扩展研究,分析初始裂纹尺寸、载荷大小的影响。结果显示:实验结果与有限元仿真结果能较好吻合; 随着初始裂纹尺寸的增加,裂纹前缘应力强度因子逐渐增大,初始裂纹开始扩展,深度亦会随应力幅和应力比的增大而增大,而裂纹扩展寿命随着裂纹长度和载荷增大而减小,随着应力比的增大而增大。该研究为旋转防喷器安全使用提供一定的理论依据和研究方法。
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