第1章第5节蠕变

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纺织材料学5

纺织材料学5
第五章 纤维的机械性质
第一节 单纤维的拉伸性质
一,表示纤维拉伸性能的指标 指标有:断裂强力;断裂强度; 指标有:断裂强力;断裂强度;断裂伸 长率
1. 断裂强力(绝对强力) 断裂强力(绝对强力)
定义:纤维能够承受的最大拉伸外力. 定义:纤维能够承受的最大拉伸外力. 单位:牛顿(N);厘牛(cN);克力(gf). );厘牛 单位:牛顿( );厘牛( ;克力( . 对不同粗细的纤维,强力没有可比性 对不同粗细的纤维,强力没有可比性.
(2)断裂比功Wa 断裂比功W
定义:拉断单位细度, 定义:拉断单位细度,单位长度纤维外力 所作的功. 所作的功. Wa=W/(Ntex*L0) 纤维密度相同时, 纤维密度相同时,它对不同粗细和不同试 样长度的纤维材料具有可比性. 样长度的纤维材料具有可比性.
(3)功系数We 功系数W
定义:实际所作功(即断裂功 , 定义:实际所作功(即断裂功W,相当于 拉伸曲线下的面积) 拉伸曲线下的面积)与假定功 即断裂强力*断裂伸长 之比. 断裂伸长) (即断裂强力 断裂伸长)之比. 其计算式为: 其计算式为: We=W/(Pa*△L) △ We值越大表明这种材料抵抗拉伸断裂的 能力越强. 能力越强. 各种纤维的功系数大致在0.36-0.65间. 各种纤维的功系数大致在 间
3.初始模量 初始模量E 初始模量
定义:纤维负荷-伸长曲线上起始一段直线部分 定义:纤维负荷 伸长曲线上起始一段直线部分 的斜率,或伸长率为1%时对应的强力. 时对应的强力. 的斜率,或伸长率为 时对应的强力 其大小表示纤维在小负荷作用下变形的难易程 它反映了纤维的刚性. 度,它反映了纤维的刚性. E越大表示纤维在小负荷作用下不易变形,刚性 越大表示纤维在小负荷作用下不易变形, 越大表示纤维在小负荷作用下不易变形 较好,其制品比较挺括; 较好,其制品比较挺括; E越小表示纤维在小负荷作用下容易变形,刚性 越小表示纤维在小负荷作用下容易变形, 越小表示纤维在小负荷作用下容易变形 较差,其制品比较软. 较差,其制品比较软 天然纤维:麻>棉>丝>毛; 天然纤维: 再生纤维:富纤>粘胶>醋纤; 醋纤; 再生纤维: 合成纤维:涤纶>腈纶>维纶>锦纶 合成纤维:

机械工程材料-绪论-第一章

机械工程材料-绪论-第一章
.
二、过量变形失效
1 过量弹性变形及抗力指标
2 (1)零构件发生过量弹性变形失效: 3 Dl[Dl] (拉压或者弯曲条件下) 4 或者 q [q] (扭转条件下) 5 (2)过量弹性变形的原因:零构件的刚度不够 6 (3)抗力指标:弹性模量E或者切变模量G
.
2 过量塑性变形及抗力指标
3 (1)发生条件:塑性变形量超过允许变形量 4 (2)原因:偶而过载或者零构件本身抵抗塑
,符号为s
T
.
(2)给定温度下,在规定时间内使试样产生一
定蠕变总变形量d的应力值,符号为:s
T d
/
t
2 持久强度:材料在高温长期载荷作用下抵抗断裂的 能力。
3 表示方法:用给定温度和规定时间内试样发生 断裂时的应力表示,sTt t---时间;T----温度;
三、高温下零件的失效和防止
加工性能(切削、锻造等) 铸造性能(适合铸造与否) 焊接性能(容易焊接与否) 热处理性能(可热处理强化)
.
三、 学习《机械工程材料》的目的
(1) 获得常用的金属材料、非金属材料的基本理论知 识,了解各种机械工程材料的基本特性和应用范围;
(2)在了解材料性能和设计之间关系的基础上,可根 据零件的工作条件和失效形式,正确设计和合理选材;
.
第五节 零件的腐蚀失效
问题 1 什么是腐蚀?可分为几类? 2 高温氧化腐蚀常发生在那些零件中?耐热
钢为什么具有抗高温氧化能力? 3 发生电化学腐蚀的条件是什么? 4 改善零件腐蚀抗力的主要措施是什么
.
一、腐蚀的定义和分类
1 腐蚀:材料表面和周围介质发生化学反 应或者电化学反应所引起的表面损伤现 象。
5 (2)过程:类似于疲劳断裂,是裂纹萌生和扩展过程。

第六节-蠕变及应力松弛试验

第六节-蠕变及应力松弛试验

和应力松弛就愈明显
17
高分子材料分析与性能测试
第八节 疲劳试验
• 一块塑料片或细铁丝经过多次的弯折后会折断,这就 是材料的疲劳过程。
• 所有材料无论是合成的还是天然的都会受到疲劳现象 的影响。
• 80 %~90 %的设备使用损坏都是由疲劳引起的。
18
高分子材料分析与性能测试
一、概念
• 疲劳试验分为拉压、弯曲、扭转、冲击、组合应力 等试验方法 。
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高分子材料分析与性能测试
杠杆式拉伸应力松弛仪
12
高分子材料分析与性能测试
工作原理
• 平衡重锤 1 的重量和位置是固定的,由可移动重锤 2 的 位置来调节,通过载荷杆 4 加在试样上的负荷。
• 在初始时间 t0 时,快速施加一负荷,即可移动重锤 2 达 某一位置,使试样产生一定的形变和初始的应力,且使 杠杆支点“ o ”两边的力矩相平衡,此时触点开关 3 为 开启状态。
7
高分子材料分析与性能测试
• 变形测量系统:在加载后,能随着加载时间的增加而 自动连续地侧定试样的形变。精度一般要求达到测定 形变的士 1 %。
• 加热系统:温度和湿度的控制装置,采用恒温恒湿箱。 能自动连续地记录箱内温度和湿度的装置。
• 夹具:要求保证加载轴线与试样纵向轴线相重合,升 高载荷时,试样和夹具不允许有任何位移。
• 测试标准 GB 11546-1989
• 1.试验设备试验
• 加载荷系统:恒载荷和变载荷装置
• 形变小的材料,采用恒载荷装置;
• 形变较大的材料,由于试样的横截 面积变化较大,因此其应力变化也 大,为了保持其应力恒定,应采用 变载荷的加载装置。
6
高分子材料分析与性能测试

岩石及岩体的基本性质

岩石及岩体的基本性质

第一章岩石及岩体的基本性质第一节概述岩石是组成地壳的基本物质,它由各种造岩矿物或岩屑在地质作用下按一定规律〔通过结晶或借助于胶结物粘结〕组合而成。

一、岩石的分类自然状态下的岩石,按其固体矿物颗粒之间的结合特征,可分为:①固结性岩石:固结性岩石是指造岩矿物的固体颗粒间成刚性联系,破碎后仍可保持一定形状的岩石。

②粘结性岩石、③散粒状岩石、④流动性岩石等。

在煤矿中遇到的大多是固结性岩石。

常见的有砂岩、石灰岩、砂质页岩、泥质页岩、粉砂岩等。

按岩石的力学性质不同,常把矿山岩石分为:①坚硬岩石②松软岩石两类。

工程中常把饱水状态下单向抗压强度大于10MPa的岩石叫做坚硬岩石,而把低于该值的岩石称为松软岩石。

松软岩石具有结构疏松、密度小、孔隙率大、强度低、遇水易膨胀等特点。

从矿压控制角度看,这类岩石往往会给采掘工作造成很大困难。

二、岩石的结构和构造岩石的强度与岩石的结构和构造有关。

1.岩石的结构指决定岩石组织的各种特征的总合。

如岩石中矿物颗粒的结晶程度、颗粒大小、颗粒形状、颗粒间的联结特征、孔隙情况,以及胶结物的胶结类型等。

岩石中矿物颗粒大小差异很大,在沉积岩中,有的颗粒小到用肉眼难以分辩〔如石灰岩、泥岩、粉砂岩中的细微颗粒〕,有的颗粒可大至几厘米〔如砾岩中的粗大砾石〕。

组成岩石的物质颗粒大小,决定着岩石的非均质性。

颗粒愈均匀,岩石的力学性质也愈均匀。

一般来说,组成岩石的物质颗粒愈小,则该岩石的强度愈大。

2.岩石的构造是指岩石中矿物颗粒集合体之间,以及与其它组成部分之间的排列方式和充填方式。

主要有以下几种构造:1.整体构造——岩石的颗粒互相紧密地紧贴在一起,没有固定的排列方向;2.多孔状构造——岩石颗粒间彼此相连并不严密,颗粒间有许多小空隙;3.层状构造——岩石颗粒间互相交替,表现出层次叠置现象〔层理〕。

岩石的构造特征对其力学性质有明显影响,如层理的存在常使岩石具有明显的各向异性。

在垂直于层理面的方向上,岩石承受拉力的性能很差,沿层理面的抗剪能力很弱。

生物力学

生物力学

生物力学目前,在科研和临床领域,生物材料的开发及应用无疑是一次重大的变革:人造骨骼和关节、义齿、义眼等的出现(图1-1)在为患者解决生理、美观性问题的同时为社会带来巨大的经济利益。

生物材料即生物医学材料,是指具有天然器官组织的功能或天然器官部分功能的材料,它是生物医学科学中的最新分支学科,是生物、医学、化学、生物物理学和材料科学交叉形成的边缘学科,生物材料的研究与开发具有广泛的应用前景,它已成为最具活力的学科之一。

在生物材料的研发过程中,材料的强度、韧性等力学性能是衡量生物材料应用前景的重要指标之一,这就涉及到了一个古老而现代的学科——生物力学。

(a) (b) (c)图1-1 (a)人造骨骼和关节(b)义齿(c)义眼第一节生物力学的基本知识一、起源与发展其实,生物力学的起源要早于生物材料,它是研究生物和力学有关问题的学科。

在物竞天择的原始社会,人类为生存和基本生活而早已无意识或有意思的应用了生物力学的一些基本原理来生产、生活(图1-2)。

图1-2 原始的生物力学应用现代生物力学大约起源于20世纪60年代末,生物力学和运动生物力学发展进入了形成和发展时期。

在这一时期专家们对于人和动物运动的生物力学特性进行了积极的研究,下面一些学者的科学研究广为人知:亚历山大1970年的《生物力学》;1974年武科布罗多维奇对于动物运动进行了数学模拟,并因此促进了机器人制造技术的发展;19 68年希利杰博兰德创建了有关动物以均匀步法进行运动的理论;1968年苏霍诺夫创建了陆地脊椎动物运动的一般体系;哈顿有关人支撑运动体系调控机制的研究;米勒有关人运动生物力学问题的研究。

1967年召开了第一次国际生物力学学术讨论会。

1973年正式成立了国际生物力学学会(International Society of Biomechanics,ISB),这标志着生物力学学科的正式建立。

这一时期在苏联运动训练学作为一门独立学科形成了,而在此之前它只是在体育教育学的范畴内发展的。

岩石的力学特性-5-6节

岩石的力学特性-5-6节

求系数A
A0
E
t 0
0
E
③卸载方程
e(t1t) 0 1
t=t1时卸载,σ=0
蠕变曲线
0
E
卸载曲线
本构方程: E
o
0
t1
t
E 0 图3-35 开尔文体蠕变曲线和卸载曲线
E
e(t1t) 1
通解
lnEtC
Et
A1e
A1 eC
E
A1 1et1
E
1 A1et1
初始 t t1
(a)玄武岩
(b)花岗岩
(b)白云岩
图3-44 温度对岩石力学性质的影响(据Griggs)
(围压均为500MPa)
34/35
3.加载速率对岩石力学性质的影响
σ 150 (MPa)源自100低50高 ε 0 0.05 0.10 0.15 0.20 (%)
图3-45 不同应变速率砂岩的应力应变关系
(据比尼奥斯基,1970)
10/35
2) 塑性元件 理想塑性体:力学模型 摩擦片(或滑块,如图3-29a)。 应力到达屈服极限时开场产生塑性变形,应力不增加,
变形仍增长
本构方程:
11/35
( a) 力 学 模 型
( b) 应 力 — 应 变 曲 线
图3-29 塑 性 元 件 力 学 模 型 及 其 性 态
当 s时 ,0 当 s时 ,
条件 1
23/35
卸载方程
0
E
0
蠕变曲线
卸载曲线
E
e(t1t) 1
o
t1
t
图3-35 开尔文体蠕变曲线和卸载曲线
说明: 阻尼器在弹簧收缩时,随之恢复变形,当t→∞时,弹

机械零件的失效形式-

机械零件的失效形式-
钢为什么具有抗高温氧化能力? 3 发生电化学腐蚀的条件是什么? 4 改善零件腐蚀抗力的主要措施是什么
整理ppt
一、腐蚀的定义和分类
1 腐蚀:材料表面和周围介质发生化学反 应或者电化学反应所引起的表面损伤现 象。
2 分类:
3
化学腐蚀
4
电化学腐蚀
二、腐蚀过程及防止 1 化学腐蚀过程(以高温氧化腐蚀为主)
2 失效的定义和形式
3 定义: 零件失去设计所要求的效能(功 能)称为失效。
4
5 常见的失效形式:过量变形、断裂、
磨损、腐蚀
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第一节 零件在常温静载下的过量变形
问题
• 材料的静载性能指标有哪些? • 什么是过量弹性变形失效?发生过量弹性
变形的原因是什么?设计时应选择什么性 能指标? • 发生过量塑性变形的原因是什么?抗力指 标有哪些?
试样的静拉伸过程
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弹性变形
弹性变形、 塑性变形
非线性弹 性变形
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(1)强度:材料抵抗变形或者断裂的能力
比例极限sp 弹性极限se 屈服强度ss 抗拉强度sb 断裂强度sk
强度指标单位:MPa
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(2)弹性和塑性指标
弹性:材料发生弹性变形的大小。 塑性:材料断裂前发生塑性变形的能力。 • 弹性指标:弹性能(弹性比功)m 塑性指标:断后伸长率d
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总结
• 磨损是机械零件常见的一种失效形式, 总是从零件表面开始发生。各种磨损的 过程和机理不同,因此其主要的预防措 施也不同。
• 提高零件表面硬度,合理设计减小压应 力,以及提高表面光洁度等对降低磨损 都有利。
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第五节 零件的腐蚀失效
问题 1 什么是腐蚀?可分为几类? 2 高温氧化腐蚀常发生在那些零件中?耐热

Abaqus蠕变详解_蠕变基础及流程

Abaqus蠕变详解_蠕变基础及流程
f3 T C exp H / RT (2.10)
H R
活化能(Activation energy) 波兹曼常数(Boltzmann’s constant)
绝对温度(Absolute temperature)
Potential energy
H


Direction of flow and direction of applied stress

图 2.3 应力作用活化能能变动图 time-temperature 相依的蠕变行为, 应力施加时假设能量变动为一对称的 线性偏移,如图 2.3 所示。由式(2.9)可获得在应力施加方向及施加应力反方向造 成分子键节移动所须克服之能障可分别表表达为 1 及 2 :
(H ) (2.11) RT (H ) 2 o exp (2.12) RT 因此, 应力施加造成某振动频率时分子键节移动所须克服能障的总变化量为:
A sinh( )
B ( o ) n
Graham and Walles
a jt
mj
应力函数 为等效应力, n 为应力指数。Norton 幂次方法则较符合应力
分析的物理特性,Garofalo 关系式则包含 Norton、Prandtl 以及 Dorn 三种类函数 性质特性。在固定温度与负载下的蠕变行为模式,(2.3)式简化为与时间以及应力 相依函数,通常采用具有物理意义与时间有关的 Norton 幂次方法则进行蠕变分 析,其主蠕变期及第二蠕变期可表示为:
2 2 2
(Coefficient of Determination , R
Square)为判断依据, R 值介于 0-1,当 R 越接近 1 表示嵌合结果之结果越好。 1.2 蠕变理论 材料受到低于降服或抗拉应力作用时, 造成长时间塑性变形之现象称为蠕变 (Creep)。 金属材料蠕变行为通常发生于高温, 在常温时之蠕变效应极小通常视为 无蠕变现象发生。然而,高分子材料与金属材料蠕变现象不同,高分子材料在常 温时便有明显蠕变现象发生,当应力及温度增加其蠕变现象愈显著。 蠕变为材料重要机械特性之一,当材料产生蠕变时,其应变与时间关系可由 图 2.1 说明。图中,P1> P2> P3 其负载大小明显对其蠕变行为有明显影响,当负 载愈大其蠕变变形愈快。

无机材料物理性能第1讲

无机材料物理性能第1讲
第一章 无机材料的受力形变
第1节 应力与应变 第2节 无机材料的弹性形变 第3节 无机材料中晶相的塑性形变 第4节 高温下玻璃相的黏性流动 第5节 无机材料的高温蠕变 第6节 无机材料的超塑性
第1节 应力与应变
形变:材料在外力作用下发生形状和大小的变化。
图1.1 钢筋拉伸试验试样
图1.2 不同材料的拉伸应力-应变曲线
应力分量:
材料内一点的应力状 态如何???


图1.4 应力分量
二、应变
定义:外力作用下物体内部各质点之间的相对位移。
1. 名义应变和真实应变
一根长度为L0的杆,在单向拉应力作用下被拉长 到 L1 ,则:
(L1 L0 ) L0 L L0
称为名义应变(或工程应变)。
如果上式中分母不是L0 ,而是随拉伸而变化的真 实长度 L,则真实应变为
F
A
工程应力(名义应力): 0 F A0
真实应力(真应力):(2-1) F
A
也可分为:正应力和剪应力。
正应力(或法向应力):外力方向与作用面垂直的应
力,以σ表示。
S0 S
正应力的作用结果?
想想看:力(载荷)如何作用和传递到材料内部?
外力方向与作用面方向平行时的应力为剪应力。
图1.3 剪切应变
剪应力作用结果?
压应力使原子间距变小,曲线上该点的斜率增大, 因而E将增大;张应力使原子间距离增加,因而E下降。 (实际上,压缩模量通常大于拉伸模量。)
图1.9 一些无机材料的弹性模量随温度的变化情况
(a)一些典型陶瓷材料;(b)用碳毡增强的C/C复合材料
知识拓展:弹性模量和熔点及原子体积的关系
✓ 一般地,弹性模量与熔点成正比。如,在300K下,两者 之间满足如下关系:

纺织材料学5

纺织材料学5
(1)定义:在一定温度下,拉伸变形保持一定, 纺织材料内的应力随时间的延续而逐渐减小 的现象称为应力松弛。
(2)曲线:见上页
(3)产生原因: 由于纤维发生变形时具有内应力,使大分子 逐渐重新排列,在此过程中部分大分子链段 间发生相对滑移,逐渐达到新的平衡,形成 新的结合点,从而使内应力逐渐减小。
3.影响纤维流变性质的因素
第三节 纤维的弯曲、扭转与压缩 特性
一、纤维的弯曲
1.纤维弯曲时受力情况:
外侧——受拉,伸长 内侧——受压,压缩
2.纤维抗弯刚度Rf
定义:纤维抵抗其形状发生弯曲变形的能力。
公式:
Rf=πEr2ηf/4
式中:r——实际截面积折算成正圆形时的
半径(mm)
E——纤维的弯曲弹性模量(cN/cm2)
ηf——截面性状系数(它等于实际的惯性 矩与正圆形截面惯性矩之比)
其大小表示纤维在小负荷作用下变形的难易程 度,它反映了纤维的刚性。
E越大表示纤维在小负荷作用下不易变形,刚性 较好,其制品比较挺括;
E越小表示纤维在小负荷作用下容易变形,刚性 较差,其制品比较软。
天然纤维:麻>棉>丝>毛; 再生纤维:富纤>粘胶>醋纤; 合成纤维:涤纶>腈纶>维纶>锦纶
4.屈服应力与屈服应变
其计算公式为: ε =(L-Lo)/ Lo
式中: Lo——纤维加预张力伸直后的长度(mm); L ——纤维断裂时的长度(mm);
二、 拉伸曲线的基本性质
纺织纤维在拉伸外力作用下产生的应力应 变关系称为拉伸性质。
1、 拉伸曲线定义
负荷-伸长曲线:表示纤维在拉伸过程中 的负荷和伸长的关系曲线。 应力-应变曲线:表示纤维在拉伸过程中 的应力和应变的关系曲线。

第六章-连续损伤力学

第六章-连续损伤力学
第六章 连续损伤力学
第一节 弹脆性损伤理论 第二节 粘脆性(蠕变)损伤理论 第三节 弹塑性损伤理论 第四节 疲劳损伤理论
第一节 弹脆性损伤理论
1)弹性各向同性损伤模型 对于等温和线弹性情况下的弹性各向同性损伤材
料,由于塑性变形很小、温度梯度为零,因此耗散不 等式变为: •
R 0
其中损伤扩展力R的含义是表征材料提供产生新的弹 脆性损伤的能力,数量上等于损伤扩展所耗散的能量 密度。因此, R也可称为损伤能量释放率密度。
f
是相应于恒应力
k
的脆断时间,由式
(9)决定。对上式求和,并考虑初始条件( t=0时,
ψ=1)和破坏条件( t=t*f时,ψs=0),则有:
s tk 1
t k 1 k f
多级载荷下的断裂时间为:
t f
s
tk
k 1
(2)非均匀损伤场
如果弹性固体受应力场是均匀的,如等截面的受 拉杆,其损伤从理论上说也是均匀的。加载过程中, 损伤场将均匀增强,直到发生瞬时破坏。
伤度取最大值。在 r ri 处,断裂起始条件为t=tf,ψ
(ri)=0 或ω(ri)=1 ,或。将此条件代入上式,得
脆性断裂起始时间:
t fi
n 1
A
n max
1
应当指出,在断裂潜伏阶段( 0 t t f)i , r 0
或 r 1。
例1 等矩形截面梁受纯弯曲(小变形情况) 设断裂潜伏阶段,应力场不随时间变化,即:
弹性损伤下,Helmholtz自由能密度函数可表示为
f , W e , 1 1 : :
2
(1)
式中,ω是各向同性标量损伤变量;ε是二阶应变 张量;E是四阶弹性系数张量。
由应力等效性假设有: 1 :

土流变学课件

土流变学课件
土流变学
1、流变旳概念
流变是指材料旳性质、状态随时间变化旳性质;
从第应1力节、变概形述旳角度,或者说从力学旳角度,土具有三个特
征:
非线性:涉及:应力和应变关系旳非线性;变形随时间 而变化旳非线性;应力随时间而变化旳非线性
弹性和塑性:经典弹塑性理论所描述旳 流变性:时间效应。主要涉及四种现象(主要体现):蠕
第2节 土旳蠕变
相应于多种旳r-t曲线称作蠕变曲线。
r f1 ,t 或 r f2 ( ,t)
相应于多种t旳曲线称作等时曲线
1r,t 或 2 r,t
t2 t1 t= 0
r
3
2
1
等时曲线
t 儒变曲线
图8
第2节 土旳蠕变
但也常遇到稳定蠕变阶段连续时间很长,而不出现加速蠕 变阶段。所以,有人对加速蠕变是否存在表达怀疑,而以 为试验中所体现出旳加速蠕变是有试验条件所引起,如试 样工作截面旳降低,应力集中档。
第2节 粘滞性
一、粘滞性
粘滞性:液体(或气体)单元颗粒相互位移时体现出旳抵 抗位移旳特征。
牛顿液体:
泊=达因秒 / 厘米2;粘滞流动不可逆
土旳粘度:多种不同介质旳粘度值变化范围很大。
空气:1.8×10-4泊
水:10-2泊
多种油:0.5~10泊
地壳:5×1022泊
土:106~1017泊
冰:1010~1015泊
微观流变学:研究物体旳构成和构造特征,以及物体单元颗粒 间旳相互关系等问题。研究微观过程。
土旳流变特征研究应用于两个方面:
1.剪切蠕变:涉及长久强度;边坡、挡墙位移、稳定 2.体积蠕变:建筑物沉降
第1节 概述
2、土流变学主要研究要点
土体流变学研究内容详细为下面4个方面:

Cecs22(土层锚杆设计与施工规范)

Cecs22(土层锚杆设计与施工规范)

中国工程建设标准化协会标准土层锚杆设计与施工规范CECS22∶90主编单位:冶金部建筑研究总院批准单位:中国工程建设标准化协会批准日期:1990年11月6日1991北京前言土层锚杆在我国深基坑支挡、边坡加固、滑坡整治、水池抗浮、挡墙锚固和结构抗倾覆等工程中的应用日益广泛。

为了使土层锚杆的设计和施工符合技术先进、经济合理、确保质量的要求,中国工程建设标准化协会委托冶金部建筑研究总院进行本规范的编制工作。

本规范是在总结我国多年来土层锚杆的实践经验基础上,经多次征求意见和修改,最后由冶金部建筑研究总院组织国内专家会议审查定稿。

现批准《土层锚杆设计与施工规范》,编号为CECS22∶90,并推荐给各工程建设设计、施工单位使用。

在使用过程中,如发现需要修改补充之处,请将意见和有关资料寄交北京西土城路33号冶金部建筑研究总院(邮政编码:100088)。

中国工程建设标准化协会1990年11月6日目录主要符号第一章总则第二章土层锚杆设计第一节一般规定第二节土层锚杆的结构类型第三节土层锚杆的布置与结构参数设计第三章土层锚杆原材料第四章土层锚杆施工第一节一般规定第二节钻孔第三节杆体(预应力筋)的组装与安放第四节注浆第五节张拉与锁定第五章土层锚杆试验与监测第一节一般规定第二节基本试验第三节验收试验第四节蠕变试验第五节锚杆预应力的长期监测与控制第六章土层锚杆防腐第一节一般规定第二节防腐方法第七章工程验收附录一本规范有关名词解释附录二土层与锚固体间粘结强度推荐值附录三锚定板桩深部破裂面稳定性验算方法附录四钢丝、钢铰线、钢筋强度标准值附录五预应力钢铰线锚具规格附录六土层锚杆常用施工设备表附录七土层锚杆施工记录表汇总附录八锚杆试验记录表与附图汇总附加说明第一章总则第1.0.1条土层锚杆是一种埋入土层深处的受拉杆件,它一端与工程构筑物相连,另一端锚固在土层中,通常对其施加预应力,以承受由土压力、水压力或风荷载等所产生的拉力,用以维护构筑物的稳定。

设备维修基础知识资料

设备维修基础知识资料

五、故障模式
(一) 定义和分类
1. 定义:故障模式是指产品故障的表现现象。 2. 分类: 有多种分类方法。其中一种是由故障表现形式、诱发故障的因素以 及部位等进行分类。即每一种故障都是由一个或多个故障表现形式与诱发故 障的因素以及一个部位组合而成。 3. 故障表现形式:
弹性变形、塑性变形、断裂、材料变化(金相变化、化学变化、核变化) 4.诱发故障的因素:
① 力----稳定力、不稳定力、周期力、随机力。 ② 时间----很短、短、长。 ③ 温度----低温、室温、升温、稳定温度、不稳定温度、周期变化温 度、随机变化温度。 ④④ 作用环境----化学环境、核变环境。 5.故障部位:整体、表面。
为精确阐明一个特定的故障模式,必须从以上 三个类别中选择适当的类别。
裂纹 磨损 变形 腐蚀 熔融 蒸发 断裂 破碎
七、设备维护维修的四种方式
1、坏了才修 (坐以待毙) 时机:机器故障或损坏,设备停止工作时 特点:巨大停机损失,严重设备损坏,极高修理费用
2、预防维修 (循规蹈矩 ) 时机:依据设备生产厂家推荐周期或管理经验而定(视 时维修) 特点:有效防止突然失效,减少非计划停机,设备损坏 减少。 难免发生过剩维修,维修费用仍有1/3是浪费的。
通用化是指在不同种类的产品或不同规格的同类产品中尽量采用同 一结构和尺寸的零部件。
2、四好
好造、好用、好卖、好修
可维修性好的产品,能在最短的时间、以最低限度 的资源(人力与技术水平、备件、维修设备和工具等) 和最省的费用,经过维修使产品恢复到良好状态。
可维修性既是产品可靠 性的必要补充,又是产品维 修保障决策的重要依据。维修工作的核心是保证产品的 可靠性。
3、预测维修(防微杜渐 ): 时机:设备工况异常时(视情维修)

岩石力学(4)

岩石力学(4)


2)应力-应变曲线类型
类型Ⅲ:塑-弹性 在应力较低时,应力-应变曲线略向上弯曲。当应 力增加到一定数值后,应力-应变曲线就逐渐变为直 线,直至试样发生破坏。具有这种变形性质的代表 性岩石、花岗岩、片理平行于压力方向的片岩以及 某些辉绿岩等;
类型Ⅳ:塑-弹-塑性 压力较低时,曲线向上弯曲。当压力增加到一定 值后,变形曲线就成为直线。最后,曲线向下弯曲。 曲线似S形;

3)反复加载与卸载条件下的变形特性
对于非弹性岩石, 如果卸载点P超过屈服点, 则卸载曲线不与加载曲线重合,形成塑性滞回 环,根据经验,卸载的平均斜率一般与加载曲 线直线段的斜率相同,或者和原点切线的斜率 (初始弹性模量)相同。如果多次反复加载与卸 载,且每次施加的最大荷载与第一次加载的最 大荷载一样,则每次加、卸载曲线都形成一个 塑性滞回环,如图4-8所示。这些塑性滞回环 随着加-卸载的次数增加而愈来愈狭窄,并且 彼此愈来愈靠近,一直到某次循环没有塑性变 形为止。

2)应力-应变曲线类型
类型Ⅴ,基本上与Ⅳ相同,也呈S形。 曲线的斜率较平缓。一般发生在压缩性较高的岩 石中。压力垂直于片理的片岩具有这种性质。
类型Ⅵ:弹-塑-蠕变性 应力-应变关系曲线是岩盐的特征,开始先有很小 一段直线部分,然后有非弹性的曲线部分,并继续 不断地蠕变。某些软弱岩石也具有类似特性。

0.25 0.25 0.25 0.25 0.25
岩 石 砂 岩 页 岩 泥 岩 石灰岩 白云岩
E/(MPa) 0.5~8×104 1~3.5×104 2~5×104 1~8×104 4~8.4×104

0.25 0.30 0.35 0.30 0.25
辉 长 岩
玄 武 岩
7~11×104
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由计算结构可以看出,当 105 小时后叶片蠕变伸长量为 0.082mm,由于离心拉应力的最 大值只有 48.2MN/m2, 比蠕变试验的应力值 98.07MN/m2 小, 故实际上的伸长量还不到 0.082mm。
28
48.2 45.1 41.8 38.2 34.3 30.3 26 21.5 16.7 11.7 6.6
表 1-2 叶片各截面σm 值
根据叶片的工作温度和应力选用温度为 550℃和应力为 98.07MN/m2 的蠕变曲线,其蠕 变速度 Vcr=1.2×10-7h-1,如图 1-20。 由已知各截面的应力值 σ ,计算各截面的σm 值,列入表 1-10 中,应用数值积分法得 到
550 1 × 10
0 − 5
= 90 MN/m2,是指当温度为 550℃时,蠕变速度为 1×10-5%/h 所对应
的应力为 90MN/m2。 表明材料高温强度特性的另一个重要指标时持久强度极限。 在一定温度下, 经过一定的 时间间隔后引起试件断裂(相当于图 1- 19 上的 D 点)的应力叫做持久强度极限。例如 Cr11MoV 的持久强度极限为 σ
Ω(t ) 2 =
Vcr 1.2 × 10 −7 t = × 105 = 7.97 ×10 −8 ( MN / m 2 ) − m σm (98.07) 2.6
1 0
∆l2 = Ω(t ) 2 ∫ σ m dx = 7.97 × 10 −8 × 10.3 × 10 2 = 0.82 × 10 − 4 m
550 10 5
0
= 160 MN / m
2
,它表示温度为 550℃时,经过 105
小时造成断裂的应力为 160MN/m2。 为了进行蠕变计算,需要将蠕变引起的变形( ε c⋅r = Vc⋅r t )与有关因素的关系列为数学 表达式。从大量试验结果归纳出来的重要经验公式是
ε c ⋅ r = σ m Ω (t )
下,从 B 点开始,材料的变形强化与再结晶趋势达到平衡,这时蠕变速度保持不变。它相 应与斜率保持不变的直线部分, 通常所说的蠕变速度均是指此稳定蠕变阶段。 第二阶段保持 到试件发生缩颈现象为止。从 C 点开始的第三阶段 CD,应力值由于缩颈现象而增加,蠕变 也加速进行,直到 D 点试样发生断裂为止。 试验曲线说明,随着温度和应力的增加,蠕变速度都会增加。 在第二阶段中蠕变的塑性变形为
ε
D B
εcr0
C
εcr
ε=ε0+εcr
图 1- 19 为典型的蠕变曲线,由图可 看出,蠕变曲线可分为三个阶段。在第一 阶段 AB 中,开始时蠕变速度很大,但由于 金属在变形强化,使蠕变速度降低。直线 段 BC 为蠕变的第二阶段, 在高温长期作用
A
ε0
tl
t
图 1-19 蠕变曲线(温度和应力等于常数)
m ∫ σ dx = ( 0 1
σ 0m σm m + σ 1m + σ 2 + ⋯⋯σ 9m + 10 )∆x =10.3×102(MN/m2)m·m 2 2
当工作 2×103 小时后的蠕变伸长量。由图 1-20 查得ε=0.1732×10-2,由公式( 1-63) 计算Ω(t)1
Ω(t )1 =
25
ε cr = ε cr 0 +
dε cr t dt
式中εcro 往往可以忽略不计。因此,
ε cr =
dε cr t dt
dε cr ,或以每小 = Vcr 称为蠕变速度,它是以每小时每米试件伸长多少米来表示( h-1) dt
时伸长的百分数来表示(%/h) 。例如 Vcr=1×10 -7h -1,即指每小时每米试件伸长 1×10 -7 米, 也可以用百分数表示为 1×10 -5%/h。 表明金属材料抵抗高温蠕变能力的一个重要指标是蠕变极限。 通常把一定温度下, 在一 定的时间间隔内引起一定数量的相对蠕变变形量的应力称为蠕变极限。例如 Cr11MoV 的蠕 变极限 σ
Ω(t ) =
Vc⋅r t σm
26
(1-63)
式中
σ ―蠕变是试验中的应力值。
利用公式(1-62) ,可以计算蠕变引起叶片的径向伸长量。由于蠕变引起的塑性变形
与应力有关,而沿叶片高度应力是变化的,因此计算叶片径向蠕变量应该沿叶高积分
1
∆l = Ω (t ) ∫ σ m dx
0
(1-64)
式中
σ ―叶片工作时承受的应力。
式中
(1-62)
ε cr ―蠕变相对变形量;
m―应力指数,对于一定温度时,它是时间的函数。
由公式( 1-62)看出, Ω(t ) 可以利用蠕变试验来确定,由试验得到的蠕变曲线的纵
坐标 ε cr 乘以 σ
−m
( σ 为蠕变试验中的应力值) ,就可以得到一定温度下的 Ω(t ) 值。对于长
时间工作情况,由于蠕变速度是常数,故 Ω(t ) 是时间的线性函数,
以上是叶片蠕变伸长量计算。 叶片蠕变伸长加上叶片离心力作用下的弹性伸长以及叶轮 的径向伸长(蠕变和弹性变形引起)不应超过叶片顶部径向间隙。 x m
2
σ MN/m ) 23.8 20 16.4 13 9.81 7.11 4.77 2.91 1.51 0.6 0.135
0 0.0117 0.0234 0.0351 0.0468 0.0585 图 1-20 Cr12WMoV 的蠕变曲线 (试验温度 550℃,应力 98.07MN/m2) 例题:300MW 汽轮机中压缸第一级叶片,最高工作温 度为 543℃,计算当工作 2×103 小时和 105 小时后叶片蠕变 伸长。已知数据如下:叶片高度 0.117 米,叶片各截面受到应 力如表 1-2 中,叶片材料为 Cr12WMoV,该材料在 550℃时, m=2.6。 0.0702 0.0819 0.0936 0.1053 0.117
第五节 叶片高温蠕变
零件在高温和应力作用下长期工作时,虽然应力没有超过屈服极限也会产生塑性变形, 并且这种塑性变形随着时间不断增长, 这种现象称为蠕变。 蠕变是金属零件在高温下的重要 特性之一。蠕变只是当温度超过一定限度,即高温情况下才会发生,而且温度越高,蠕变进 行的越迅速。产生高温蠕变的温度界限,对于汽轮机叶片材料为 400~450℃;对于燃气轮机 叶片材料为 480~520℃。 在高温条件下工作的透平叶片,承受相当大的离心力,而且固定式透平叶片的工作期 限要求达到十万小时以上。 在这样条件下工作的叶片, 由于蠕变引起的塑性变形可能超过叶 片材料和汽缸之间的径向间隙,使叶片和汽缸相碰,并导致结构破坏。因此,为了保证在高 温下的长期工作的叶片的安全性,又不影响透平的经济性,需要对叶片进行蠕变计算。 叶片蠕变计算是以简单拉伸的蠕变试验结果为基础的。由于影响蠕变的因素很多,这 些因素包括温度、应力、时间和材料性质等。因此,在对某种材料进行蠕变试验时,保持温 度和应力恒定不变, 得出试样的相对变形ε和时间 t 的关系曲线称为蠕变曲线, 如图 1-19。 其中ε0 为受力后的初始弹性变形,ε 总的变形为 cr 为由于蠕变引起的塑性变形, 两部分变形之和:
0.173 × 10−2 = 1.15 × 10 − 2 ( MN / m 2 ) 2.6 (98.07)
27
∆l1 = Ω(t )1 ∫ σ m dx = 1.15 ×10 −8 × 10.3 × 102 = 0.118 × 10 − 4 m
0
1
当工作 105 小时后叶片蠕变伸长量。先用蠕变速度计算Ω(t)2
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