3 蠕变

金属蠕变试验程序

金属蠕变试验程序 1 范围 1.1 本程序适用于外贸产品用金属材料在恒定拉伸负荷及一定温度下测定作为时间函数的变形量的测量方法（蠕变试验）。本程序也包括对试验设备的基本要求。 2 参考资料 2.1 ASTM标准： E4 试验机的校准方法 E6 力学试验方法相关术语标准定义 E83 引伸计的校验和分级标准方法 E139金属材料的蠕变、蠕变—断裂和持久强度试验的推荐标准试验方法 E1012 试样在拉伸载荷下校正同轴度的方法 2.2 其它标准： GB/T 2039 金属拉伸蠕变及持久试验方 3 术语 3.1 定义 在ASTM E6定义的第E节中给出与蠕变试验相关的定义和术语。与力学性能试验方法相关的术语，适用于本程序中使用的术语。仅用于本程序的特定术语，按下面规定的意义使用。 3.2 术语 3.2.1 轴向应变－指离试样轴线等距离处在两相对侧面测量的变形平均值。 3.2.2 弯曲应变－是试样表面应变与轴向应变之差。通常它围绕着沿试样平行距部分而逐点发生改变。 3.2.2.1 最大弯曲应变－是试样平行距部分内弯曲应变的最大值。它可根据在两个不同纵向位置从三个圆周部位测出的应变值计算出来。 3.2.3 蠕变－指在施加一个保持恒定的负荷以后发生的与时间有关的应变。 3.2.4 蠕变试验的目的：在通常低于试验期间引起断裂的应力下测量所产生的蠕变和蠕变速度，因为最大的变形量只有百分之几，因此需要灵敏的引伸计。 4 设备 4.1 试验机 4.1.1 试验机的准确度应在ASTM E4“试验机的校准方法”中规定的允许范围内，并按照周期要求每年进行一次检定。 4.1.2 应注意保证负荷尽可能沿轴线施加于试样上。要得到完全的轴向对中是困难的，特别是当拉杆和引伸杆穿过炉子端部填料的情况下，但是，试验机和夹具应能对精确加工的试样加荷，从而使最大弯曲应变不超过轴向应变的10％，这是根据试验机所检定的最低负荷和零负荷时的应变读数计算的。 注1——这一要求是为了限制试验设备引起试验期间发生过大的弯曲。据认为，即使采用检定合格的设备，

7050铝合金蠕变时效成形本构模型研究

第２２卷一第３期２０１４年６月一 材一料一科一学一与一工一艺 ＭＡＴＥＲＩＡＬＳＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ 一 Ｖｏｌ ２２ Ｎｏ ３ Ｊｕｎ．２０１４ 一一一一一一 ７０５０铝合金蠕变时效成形本构模型研究 吕凤工１，黄一遐１，曾元松１，王永坤２，万一敏２ （１．北京航空制造工程研究所，北京１０００２４；２．北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京１００１９１） 摘一要：为研究７０５０Ｔ４５１铝合金蠕变时效本构模型，在１６０?二不同应力条件下进行单轴拉伸蠕变试验，分析了蠕变应变二屈服强度和微观组织随时间的变化规律．基于高强铝合金析出强化理论，建立了能描述蠕变时效成形宏观及微观变化的本构方程，并运用遗传算法对材料常数进行拟合优化．研究表明，该模型在不同应力水平下与试验结果吻合良好，能够用来模拟分析蠕变时效成形过程． 关键词：７０５０铝合金；蠕变时效成形；本构方程；时效强化；遗传算法中图分类号：ＴＧ３０６ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００５－０２９９（２０１４）０３－００２８－０６ Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅｍｏｄｅｌｏｆ７０５０ａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙｆｏｒｃｒｅｅｐａｇｅｆｏｒｍｉｎｇ ＬüＦｅｎｇｇｏｎｇ１，ＨＵＡＮＧＸｉａ１，ＺＥＮＧＹｕａｎｓｏｎｇ１，ＷＡＮＧＹｏｎｇｋｕｎ２，ＷＡＮＭｉｎ２ （１．ＢｅｉｊｉｎｇＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００２４，Ｃｈｉｎａ； ２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＢｅｉｈａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｃｒｅｅｐａｇｅｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅｍｏｄｅｌｏｆ７０５０Ｔ４５１ａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙ，ｔｈｅｕｎｉａｘｉａｌｃｒｅｅｐｔｅｓｔｓｗｅｒｅｏｐｅｒａｔｅｄｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｔｒｅｓｓｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｔ１６０?．Ｔｈｅｃｈａｎｇｉｎｇｔｅｎｄｅｎｃｙｏｆｃｒｅｅｐｓｔｒａｉｎ，ｙｉｅｌｄｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｉｔｈｈｏｌｄｉｎｇｔｉｍｅｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅｈａｒｄｅｎｉｎｇｔｈｅｏｒｙｏｆｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙ，ｔｈｅｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅｅｑｕａｔｉｏｎｗｈｉｃｈｃｏｕｌｄｄｅｓｃｒｉｂｅｔｈｅｅｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆｍａｃｒｏｓｃｏｐｉｃａｎｄｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃ ｆｏｒｃｒｅｅｐａｇｅｆｏｒｍｉｎｇｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌｃｏｎｓｔａｎｔｓｗｅｒｅｆｉｔｔｅｄａｎｄｏｐｔｉｍｉｚｅｄｂｙｕｓｉｎｇｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｒｅｓｕｌｔ，ｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔｍｏｄｅｌｆｉｔｓｗｅｌｌｗｉｔｈｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄａｔａｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｔｒｅｓｓｌｅｖｅｌｓ，ｗｈｉｃｈｃａｎｂｅｕｓｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｃｒｅｅｐａｇｅｆｏｒｍｉｎｇ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：７０５０ａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙ；ｃｒｅｅｐａｇｅｆｏｒｍｉｎｇ；ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅｅｑｕａｔｉｏｎ；ａｇｅｈａｒｄｅｎｉｎｇ；ｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍ收稿日期：２０１２－１０－１７． 基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０９７５２６７）．作者简介：吕凤工（１９８８－），男，硕士研究生； 曾元松（１９７１－），男，研究员，博士生导师． 通信作者：吕凤工，Ｅ?ｍａｉｌ：ｌｖｆｅｎｇｇｏｎｇ＠１２６．ｃｏｍ． 一一蠕变时效成形是在一定温度和外力作用下材 料缓慢变形的过程，其中伴随着弹性变形二应力松弛和时效强化的综合作用［１］．与喷丸成形二拉伸成形技术相比，蠕变时效成形技术成形效率高二零件 内部残余应力低，可增强材料的耐应力腐蚀能力，延长零件的使用寿命［２］．蠕变时效成形技术受到材料本身时效周期的限制，且弯曲应力低二时效温度低，无法将试件内已有的弹性变形全部转变为塑性变形，成形后均存在一定的回弹［３－４］．另外，成 形后零件的力学性能直接影响其在工程上的应用．因此，进行蠕变时效成形回弹及屈服强度预测 以调整工艺流程二优化工艺参数二修整模具型面是成形出合格零件的关键． 针对铝合金蠕变时效成形回弹及时效强化现象，有关学者已做了大量研究［５－６］．Ｊ．Ｌｉｎ等［７］提出一种可描述析出相半径变化的本构模型，并应用于铝合金厚板时效成形的有限元分析．李超等［８－９］对７Ｂ０４铝合金时效成形中微观组织和性能变化进行研究，基于统一理论二长大动力学和析出强化理论，提出一个全新概念的等温蠕变－时效本构模型．Ｌ．Ｚｈａｎ等［１０］通过研究蠕变时效成形过程和强化机制，充分考虑了成形过程中应力二位错强化二固溶强化和时效强化对蠕变速率的影响，提出７０５５铝合金蠕变时效本构方程． 本文在总结前人经验的基础上，针对国内航空制造企业对高强铝合金整体壁板成形技术方面 的需求，从宏观与微观角度研究７０５０Ｔ４５１铝合金

岩石材料的蠕变实验及本构模型研究

岩石材料的蠕变实验及本构模型研究 流变学作为力学的一个分支,主要研究材料在应力、应变、温度、辐射等条件下与时间因素有关的变形规律,所涉及的内容包括蠕变、应力松弛和弹性后效等。蠕变是影响岩体稳定性的一个重要因素。 软弱岩石在受到较低水平的应力作用时,就会产生明显的蠕变现象,如软岩巷道中的底鼓,即使是很坚硬的岩体,在高应力作用下同样会产生蠕变,从而影响到工程的功能和使用。因此,需要对岩石材料的蠕变行为进行深入研究,力求从本质上揭示其蠕变行为的特征。 本文通过实验研究和理论分析,得到了盐岩的基本力学参数,并研究了盐岩在不同应力条件下的力学特性和蠕变行为。以经典蠕变模型为基础,结合分数阶微积分理论,构建了一个新的蠕变模型,并利用盐岩、泥岩和煤岩的蠕变实验数据对其进行了验证。 (1)对盐岩材料进行了多组单轴和三轴压缩实验,并在每组实验中选取三个试样重复进行实验,以此来降低实验的随机性和试样个体的差异性。结果三个试样的测试结果比较接近,此批试样的个体差异性较小。 此外,常规压缩实验的结果还表明随着围压的增大,抗压强度和最大应变会随之增大。(2)在单轴蠕变实验中,选取了四个轴压水平来进行实验,分析了不同轴压对蠕变的影响。 当轴压水平越大时,加速蠕变阶段就会越早地出现,并且稳定蠕变应变率也会越大。与单轴蠕变相比,当材料受到一个较小的围压作用时,其蠕变行为也会发生巨大的变化,例如蠕变应变率大幅下降、蠕变时间大幅增长、加速蠕变阶段缺失等。

(3)通过分析不同应力条件下的蠕变应变率可以发现,稳定蠕变应变率与轴压大小呈线性关系,加速蠕变应变率与轴压大小也呈现出正相关性。此外,蠕变等时曲线表明随着时间的延长,轴压大小对蠕变的影响会越来越明显。 相反,围压会明显地降低蠕变应变率并抑制蠕变行为的发展。(4)结合分数阶微积分理论构建了一个新的非线性蠕变模型,并利用广义塑性力学理论和张量分析理论对新模型在三轴应力状态下的蠕变方程进行了推导。 以盐岩实验数据为基础,对蠕变模型的参数进行了辨识,并验证了模型的准确性。此外,利用泥岩和煤岩的蠕变实验数据对模型的适用性进行了验证,结果表明新模型可以应用于模拟多种岩石材料的蠕变全过程,具有较为广泛的适用性。

材料的高温蠕变

材料的高温蠕变相关的理论解释和材料蠕变的因摘要：从蠕变的定义，金属材料在高温下蠕变的形成机理，陶瓷以及镁质耐火材料提高A1素等几个方面阐述了材料的 高温蠕变现象。其中也对多晶O3 2 抗蠕变性能给予介绍，解释。陶瓷；抗蠕变性能A1O关键词：高温蠕变；蠕变机理；多晶 32 1引言 材料具有许多的性能，有的性能在材料的使用时是有利的，但有的性能在材料的使用时是不利的。由于蠕变的产生我们就不能笼统的说材料在高温下的性质是如何的，材料在高温条件下的性能与在常温下的性能不同，在高温下材料发生蠕变，因此，材料的高温蠕变使得材料在高温条件下使用时性能变差，影响了材料在高温条件下的使用。如果能提高材料在高温条件下的抗蠕变性能，能够改善材料在高温条件下使用的品质，使得材料的使用寿命延长，可以节省材料，避免浪费。高温蠕变理论是在对多种金属所做的完整的蠕变实验的基础上建立起来的，因此介绍材料的蠕变机理也是根据金属的蠕变机理来进行解释的。 我们是这样定义材料蠕变这个现象的，材料在高温下长时间承受恒温、恒载荷作用，缓慢产生塑性变形的现象。所以，蠕变是在恒定压力作用下，随着时间的延长而材料持续形变的过程。在高温条件下，材料都有着与常温下不同的蠕变行为。借助于高温作用和外力作用，材料的形变障碍得到克服，内部质点发生迁移，晶界相对移动，于是蠕变现象产生了。 2.1 蠕变阶段 材料的高温蠕变分为几个阶段，几个区域有着不同的变化。 图1 图1表示在三个不同的恒定应力作用下，材料的应变ε随时间t变化的典型蠕变曲线。曲线的终端表示材料发生断裂。t=0时的应变表示加载结束时的即时应变，它包括弹性应变和塑性应变。蠕变曲线可分为三个阶段， 为定常蠕变所示：III为非定常蠕变阶段，应变率随时间的增加而减小；如图2t 阶段，应变率保持常值；在最末阶段Ⅲ，应变率随时间而增大，最后材料在r升高温度或增加应力会使蠕变加快并缩短达到断裂的时间。通常，时刻发生断裂。甚至不出现第三阶段则蠕变的第二阶段(Ⅱ)持续较久，若应力较小或温度较低，对应的蠕变曲线；相反，若应力较大或温度较高，则中1 （Ⅲ），如图 中对应的蠕变曲线。蠕变的第二阶段（Ⅱ）较短，甚至不出现，如图1

第四章3岩石的蠕变

五、岩石的蠕变 1、 蠕变特征 ① 岩石蠕变的概念 在应力σ不变的情况下，岩石变形随时间t 而增长的现象。 即 dt d ε 随时间而变化。 ②岩石蠕变类型 有两种类型： 稳定型蠕变 非稳定型蠕变

a、稳定型蠕变 应力作用下， 随时间递减， dε 零，即0 = dt 域稳定。 一般在较小应力下或硬岩中。 b、非稳定型蠕变：岩石在恒定应力作用下，岩石变形随时间不断增 长，直至破坏。 一般为软弱岩石或应力较大。

③蠕变曲线变化特征 三个阶段： Ⅰ阶段：初期蠕变。 d 曲，应变速率 dt 小。属弹性变形。 Ⅱ阶段：等速蠕变。 应变－时间曲线近似直线，应变随时间呈近于等速增长。出现塑性。

Ⅲ阶段：加速蠕变。 应变－时间曲线向上弯曲，其应变速率加快直至破坏。 应指出，并非所有的蠕变都能出现等速蠕变阶段，只有蠕变过程中结构的软化和硬化达到动平衡，蠕变速率才能保持不变。 在Ⅰ阶段，如果应力骤降到零，则ε－t曲线具有PQR形式，曲线从P 点骤变到Q点，PQ＝ ε为瞬时弹性变形，而后随时间慢慢退到应变为 e 零，这时无永久变形，材料仍保持弹性。 在Ⅱ阶段，如果把应力骤降到零，则会出现永久变形，其中TU＝ ε。 e

有直接关系。 变速度变化缓慢， 稳定。 率增大。 蠕变速率越大，反之愈小。

岩石长期强度：指 岩石由稳定蠕变转为非稳定蠕变时的应力分界值。即，岩石在长期荷载作用下经蠕变破坏的最小应力值(∞σ或∞τ) 岩石极限长期强度：指长期荷载作用下岩石的强度。 2、 蠕变经验公式 由于岩石蠕变包括瞬时弹性变形、初始蠕变、等速蠕变和加速蠕变，则在荷载长期作用下，岩石蠕变的变形ε可用经验公式表示为： ε＝e ε+)(t ε+t M +)(t T ε e ε－瞬时变形；)(t ε－初始蠕变；t M －等速蠕变；)(t T ε－加速蠕变。

蠕变试验

蠕变试验 测定金属材料在长时间的恒温和恒应力作用下，发生缓慢的塑性变形现象的一种材料机械性能试验。温度越高或应力越大，蠕变现象越显著。蠕变可在单一应力（拉力、压力或扭力），也可在复合应力下发生。通常的蠕变试验是在单向拉伸条件下进行的。 蠕变极限是试样在规定的温度和规定的时间内产生的蠕变变形量或蠕变速度不超过规定值时的最大恒应力。它有两种表示方法:①用表示，其中t为试验温度(℃)，τ为试验时间（小时），δ为规定的蠕变变形量（％）。例如=150兆帕，即表示某一材料在温度为 600℃、试验时间为10万小时、产生蠕变总变形量为 1％时的蠕变极限为150兆帕。②用符号表示，其中t为试验温度（℃）、v为蠕变第Ⅱ阶段的蠕变速度（％／小时）。例如=100兆帕，即表示某一材料在温度为700℃、蠕变速度为(1/105)％／小时时的蠕变极限为100兆帕。 拉伸蠕变试验方法是：在某一恒温下，把一组试样分别置于不同恒应力下进行试验，得到一系列蠕变曲线，然后在双对数坐标纸上画出该温度下蠕变速度与应力的关系曲线，由之求出规定蠕变速度下的蠕变极限。 典型的蠕变曲线（见蠕变）可分为4个部分：

① Oa为开始加载后所引起的瞬时弹性变形。如果应力超过材料在该温度下的弹性极限，则Oa由弹性变形Oa′加塑性变形a′a 组成。 ② ab为蠕变的第Ⅰ阶段，这一阶段的变形速度随时间而减小。 ③ bc为蠕变的第Ⅱ阶段，也称蠕变稳定阶段，这一阶段内的蠕变速度近于常数。 ④ cd为蠕变的第Ⅲ阶段，也称蠕变加速阶段，这一阶段内的蠕变速度随时间而增加，最后在d点断裂。 不同材料的蠕变曲线不同，而同一种材料的蠕变曲线也随应力和温度的改变而不同。 蠕变试验的时间，根据零件在高温下的使用寿命而定。对在高温下长期运行的锅炉、汽轮机等材料，有时要求提供10～20万小时的性能试验数据。

纤维增强复合材料筋蠕变性能试验方法

附录A纤维增强复合材料筋蠕变性能试验方法 A.1.1 1 范围 本试验方法适用于测定结构用纤维增强复合材料筋的蠕变性能，包括应变-时间关系，荷载水平-蠕变断裂时间曲线和蠕变断裂应力。 A.1.2 2 仪器 A.1.3 2.1 试验机 蠕变试验机或试验装置，应满足以下要求： ——试样的最大拉伸荷载应在试验机加载能力的15%-85%之间。 ——试验机夹具之间的最小长度应符合试件的基本要求。 ——能够提供稳定的恒定荷载。 A.1.4 2.2 应变测试装置 用于测量筋材伸长的引伸计或应变片应该能够记录在计测范围内的所有变化。 A.1.5 2.3 数据采集系统 系统应能以最小速率为每秒记录两次连续记录荷载、应变和位移。荷载、应变和位移的分辨率分别应不大于100N、10×10-6和0.001mm。 A.1.6 3 试件制备 A.1.7 3.1 试件选择 蠕变试验每组3个试件，其他试件选择要求与拉伸试验一致。 A.1.8 3.2 原始标距的标记和测量 引伸计或应变片应安装在试件的中部，距锚固端至少8倍试件计算直径。 A.1.9 4 试验条件 试验条件与拉伸试验一致。 A.1.10 5 试验方法 蠕变试验的开始时间以试验荷载达到既定蠕变试验恒定荷载的时刻计算。蠕变试验荷载应取试件极限荷载的0.2到0.8倍，在荷载达到既定荷载前发生破坏的试件为无效时间，若连续3个试件出现该情况，则应考虑降低恒定荷载。为了最终形成蠕变断裂应力预测曲线，蠕变断裂试验应至少包含3种不同的恒定荷载水平的试验组，蠕变断裂时间应分布在1～10小时，10～100小时和100～1000小时，且应包含至少1个在1000h内不发生破坏的试验组。

第23例 材料蠕变分析实例

第23例材料蠕变分析实例—受拉平板本例简单地介绍了蠕变的概念及蠕变材料模型的创建方法，简单地介绍了结构蠕变分析的方法、步骤及要点。 23.1蠕变简介 蠕变是指金属材料在长时间的恒温、恒载作用下，持续发生缓慢塑性变形的行为，大多数金属材料在高温下都会表现出蠕变行为。 如果材料发生了蠕变，在恒载作用下结构会发生持续变形；如果结构承受恒位移，则应力会随时间而减小，即产生应力松弛。 图23-1 蠕变曲线 蠕变一般分为蠕变初始阶段（Primary）、蠕变稳定阶段（Secondary）和蠕变加速阶段(Tertiary)三个阶段，如图23-1所示。蠕变初始阶段时间很短，应变率随时间而减小；在蠕变稳定阶段，应变以常速率发展；在蠕变加速阶段，应变率急剧增大直至材料失效。研究蠕变行为，主要针对蠕变初始阶段和蠕变稳定阶段。 研究问题时一般以蠕变方程（又称本构关系）来表征蠕变行为，蠕变方程以蠕应变率的，形式表示dεcr/dt =AσBεC t P式中，εcr为蠕应变。A、B、C、D是由实验得到的材料特性参数。当D<0时，蠕应变率随时间减小，材料处于蠕变初始阶段；当D=0时，蠕应变率不随时间变化，材料处于蠕变稳定阶段。

在ANSYS中，有一个蠕应变率库供选择。 23.2问题描述 一矩形平板，左端固定，右端作用有恒定压力p=100MPa，矩形平板尺寸如图23-2所示，材料的弹性模量为2xl05MPa，泊松比为0.3，蠕变稳定阶段蠕变方程dεcr/dt =C1σC2。C2，式中，C1=3.125 x10-14，C2=5。试分析平板右端的位移随时间的变化情况。 提示：为避免出现较小值，力单位用N，长度单位用mm，时间单位为h。 图23-2受拉矩形平板 23.3分析步骤 23.3.1改变任务名 拾取菜单Utility Menu→File→Change Jobname，弹出如图23-3所示的对话框，在“[/FJLNAM]”文本框中输入EXAMPLE23，单击“OK”按钮。 图23-3改变任务名对话框 23.3.2选择单元类型 拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Element Type→Add/Edit／Delete，弹出如图23-4所示的对话框，单击“Add…”按钮，弹出如图23-5所示的对话框，

蠕变时效成形综述

控制变形理论与应用 姓名：李承波 学号：113111133 指导老师：叶凌英 日期：2011、12

蠕变时效成形技术综述 摘要：蠕变时效成形技术是利用金属的蠕变特性，将成形与时效热处理同步进行的一种成形方法。蠕变时效成形是实现大型蒙皮和壁板件成形的有效方法。文章从蠕变时效成形基本原理以及成形特点出发，重点阐述了基于零件回弹补偿的工装外型面的优化技术、成形工装、蠕变时效成形过程对零件材料微观组织性能的影响和新型可时效成形铝合金的开发及应用等关键技术的研究进展及发展趋势。分析了蠕变时效成形的原理。结合试验分析了蠕变时效成形的实际效果。详细论述了栽荷施加方式和型面确定方法等关键技术。并阐述了蠕变时效成形可能的应用领域和应用前景。并针对我国大飞机的研制需求，结合国内现有研究基础和水平，提出了我国开展蠕变时效成形技术研究的建议。 关键词：蠕变时效成形；整体壁板；铝合金；有限元 ABSTRACT：Creep age forming(CAF)is acombined forming and ageing heat treatment process. Starting from the principle and the characteristics of the creep age formling process, the research situation and the developing tendency on the key technologies, such as tool surface optimisation based on the springback, forming tools, the effect of the creep age forming on mechmcal properties and microstructural evolution, development of novel damage tolerant alloys are detailed introduced in this paper. The principle of the creep age forming and the practical effect of the creep age forming are analyzed by means of tests. Some key technologies, such as the loading method and method of die surface determination are described in detail.The possible application and the prospect of the creep age forming are introduced.Finally，based on the existing research situation and the requirements for developing the large airplane in China，some suggestions and research emphasis on developing creep age forming technologies are pointed out． Key words：Creep Age Forming ; Integral Panel; Aluminum ; FE 前言 在航空工业中，对飞机钣金件成形后的性能要求在不断提高，包括提高强度和刚度、减轻重量、提高抗疲劳断裂的能力等。蠕变时效成形由于能满足这些要求而得到发展，该方法将人工时效与成形制造相结合，利用铝合金在弹性应力作用下在一定温度发生蠕变变形，从而得到具有一定形状的结构件。同时，利用时效处理得到铝合金所需的性能。与常规的塑性成形方法相比，成形应力低于屈服应力，降低了材料发生破裂的几率。同时，时效成形过程中由于蠕变而导致应力松弛以及后续回弹，时效成形铝合金结构件残余应力水平低，耐疲劳与应力腐蚀性能有所提高，长期服役能力更好。同时工件的回弹量较小、残余应力小、产品精度高、成形后材料机械性能好、适用大型蒙皮类钣金件的成形等特点，其应用越来越广。除了用于小曲率大型复杂蒙皮类钣金件外，还可用于小批量的小型钣金件成形。蠕变时效成形还可以用于钣金件的校形。 因此在“湾流”的机翼上蒙皮、GIV、B-IB和空客A330/340/380上都采用了蠕变时效成形方法。在民用飞机的应用方面，空客、波音和麦道的早期机型已经部分采用该项技术，如MD82、A330/340和A380等大型民用飞机的整体壁板制造中，其中采用蠕变时效成形技术制造的A380飞机机翼上壁板材料为7055，零

金属材料蠕变

金属材料蠕变 早期，人们对金属材料强度的认识不足，设计金属构件时仅以短时强度作为设计依据。不少构件，即使使用应力低于弹性极限，使用一段时间后仍然会发生因塑性受形而失效或因破断而失效的现象。随着科学技术的发展，金属材料的使用温度逐步提高，这种矛盾越来越突出。这就使人们进一步认识到材料强度与使用期限之问尚有密切的联系，从而相继开拓了蠕变、蠕变断裂、松弛、疲劳、断裂力学等长时强度研究领域。蠕变则是其中研究最早、内容较丰富而成果较显着的一个领域，成为其他几个研究领域的基础。 金属在持续应力作用下(即使在远低于弹性极限的情况下)会发生缓慢的塑性变形。熔点较低的金属容易产生这种现象；金属所处的温度越高，这种现象越明显。在一定温度下，金属受持续应力的作用而产生缓慢的塑性变形的现象称为金属的蠕变。引起蠕变的这一应力称蠕变应力。在这种持续应力作用下，蠕变变形逐渐增加，最终可以导致断裂，这种断裂称蠕变断裂。导致断裂的这一初始应力称蜕变断裂应力。在有些情况下(特别是在工程上)，把蠕变应力及蠕变断裂应力作为材料在特定条件下的一种强度指标来讨论时，往往又把它们称为蠕变强度及蠕变断裂强度，后者又称为持久强度。蠕变现象的发生是温度和应力共同作用的结果。温度和应力的作用方式可以是恒定的，也可以是变动的。常规的蠕变试验则是专门研究在恒定载荷及恒定温度下的蠕变规律。为了与变动情况相区别，把这种试验称为静态蠕变试验。 蠕变现象很早就被人们发现，远在1905年F. Philips等就开始进行专门研究。最初研究的是铅、锌等低熔点纯金属，因为这些金属在室温下就已表现出明显的蠕变现象。以后逐步研究了较高熔点的铝、镁等纯金属的蠕变现象，进而又研究了铁、镍以至难熔金属钨、铂等的蠕变规律。对纯金属的研究后来又发展到对铁、钴、镍基合金及其他各种高温合金的研究。对这些合金，要求它们在几百度的高温下才能表现出明显的蠕变现象(例如碳钢>0.35Tm，不锈钢>0.4Tm)。 蠕变现象的研究是与工业技术的发展密切相关的。随着工作温度的提高，材料蠕变现象越来越明显，对材料蠕变强度的要求越来越高。不同的工作温度需选用具有不同蠕变性能的材料，因此蠕变强度就成为决定高温金属材料使用价值的重要因素。 蠕变曲线 在恒定温度下，一个受单向恒定载荷(拉或压)作用的试样，其变形e与时间t的关系可用如图9.76所示的典型的蠕变曲线表示。曲线可分下列几个阶段： 图9.76 典型的蠕变曲线 第I阶段：减速蠕变阶段(图中AB段)，在加载的瞬间产生了的弹性变形e0，以后随加载时间的延续变形连续进行，但变形速率不断降低； 第II阶段：恒定蠕变阶段，如图中曲线BC段，此阶段蠕变变形速率随加载时间的延续而保持恒定，且为最小蠕变速率； 第III阶段：曲线上从C点到D点断裂为止，也称加速蠕变阶段，随蠕变过程的进行，蠕变速率显着增加，直至最终产生蠕变断裂。D点对应的tr就是蠕变断裂时间，er是总的蠕变应变量。 温度和应力也影响蠕变曲线的形状。在低温(<0.3Tm)、低应力下(曲线1)实际上不存在蠕变第III阶段，而且第II阶段的蠕变速率接近于零；在高温(>0.8Tm)、高应力下(曲线3)主要是蠕变第III阶段，而第II阶段几乎不存在。

压蠕变试验方法

GB/T 5989《耐火材料荷重软化温度试验方法-示差升温法》 编制说明书 1.任务来源 根据国家标准化管理委员会国标委2006年国家标准修订项目20061604-T-469，由洛阳耐火材料研究院负责GB/T 5989《耐火材料荷重软化温度试验方法（示差升温法）》标准修订工作，原计划2008年底完成，现根据国标委要求，2008年5月必须完成。修订依据为ISO1893-2005《Refractory Products-Determination of refractoriness –under load- Differential method with rising temperature》。 2.采标情况 GB/T 5989-1998是根据1989年ISO1893标准修定的。而ISO1893在2005年进行了修订，但是主要技术内容没有变化，只是个别条款有所调整。因此，可以说现行的GB/T 5989与ISO1893:2005的技术内容是相同的。本次修订等同采用ISO1893-2005。 3. ISO1893:1989与ISO1893:2005的差异 3.1 标准名称 1989年版为：《Refractory Products-Determination of refractoriness –under –load（differential—with rising temperature）》。 2005年版为：《Refractory Products-Determination of refractoriness –under load- Differential method with rising temperature》。

盐岩蠕变特性的试验研究

第25卷第7期岩石力学与工程学报V ol.25 No.7 2006年7月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering July，2006 盐岩蠕变特性的试验研究 梁卫国1，2，徐素国2，赵阳升2，杨春和1 (1. 中国科学院武汉岩土力学研究所，湖北武汉 430071；2. 太原理工大学采矿工艺研究所，山西太原 030024) 摘要：盐岩蠕变特性会因矿物组成成分、加载应力水平的不同而异。通过对钙芒硝盐岩及氯化钠盐岩在不同载荷作用下多于100 d的蠕变试验研究发现：(1) 在相同载荷7.0 MPa作用下，不同矿物成分盐岩的蠕变特性不同，钙芒硝盐岩的蠕变速率仅为氯化钠盐岩的3.67%，分别为8.72×10－6和2.38×10－4 d－1，二者有2个数量级之差；(2) 在不同载荷作用下，盐岩的蠕变特性不同。在7.0 MPa载荷作用下，盐岩试件的蠕变速率为2.38×10－4/d；而在4.0 MPa 载荷作用下，试件的蠕变速率为3.77×10－5 d－1，仅为前者的15.87%，表现出盐岩蠕变明显的应力效应特征；(3) 在 7.0和12.0 MPa两种不同载荷作用下，钙芒硝盐岩的蠕变率分别为8.72×10－6 d－1和1.12×10－5 d－1，后者为前者的 1.28倍，与变形量比例相一致。最后，通过分析建立盐岩瞬态蠕变和稳态蠕变的耦合本构方程，该方程拟合曲线 与试验结果曲线吻合较好。所获试验结果及本构方程可对层状盐岩矿床内建造油气储库的稳定性分析提供一定的参考依据。 关键词：岩石力学；盐岩；钙芒硝；蠕变；本构方程；试验研究 中图分类号：TU 458 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2006)07–1386–05 EXPERIMENTAL STUDY ON CREEP PROPERTY OF ROCK SALT LIANG Weiguo1，2，XU Suguo2，ZHAO Yangsheng2，YANG Chunhe1 (1. Institute of Rock and Soil Mechanics，Chinese Academy of Sciences，Wuhan，Hubei430071，China； 2. Institute of Mining Technology，Taiyuan University of Technology，Taiyuan，Shanxi030024，China) Abstract：The creep property of rock salt varies with the mineral gradients and loading level. Through creep experiments on rock salt and glauberite rock salt with different stresses and sample sizes for more than 100 days，the following results，which are elaborately described in the paper，are obtained：(1) under the same stress 7.0 MPa，the creep ratios of glauberite rock salt and rock salt are 8.72×10－6 and 2.38×10－4 d－1 respectively，and the former is only 3.67% of the latter；(2) under different stresses，the creep properties of two kinds of rock salt are different from each other. The rock salt loaded by 7.0 MPa shows a higher creep ratio，which is 2.38×10－4 d－1，while the creep ratio of the sample loaded by 4.0 MPa is 3.77×10－5 d－1，which is only 15.87% of the former；(3) under different stresses，i. e. 7.0 and 12.0 MPa，the creep ratio of glauberite rock salt is 8.72×10－6 and 1.12×10－5 d－1 respectively. The higher the load is，the greater the creep ratio is. Finally，a creep constitutive equation of rock salt is established based on the theoretical analysis；and it fits with the obtained creep data very well. The results obtained and constitutive equation can provide some references for stability analysis of oil and gas storage constructed in bedded salt deposits. Key words：rock mechanics；rock salt；glauberite；creep；constitutive equation；experimental study 收稿日期：2005–01–31；修回日期：2005–05–24 基金项目：国家自然科学基金资助项目(50304011，50434050)；山西省自然科学基金资助项目(20041020) 作者简介：梁卫国(1972–)，男，博士，1994年毕业于太原理工大学采矿工程专业，现为在站博士后、副教授，主要从事岩石力学与采矿工程方面的教学与研究工作。E-mail：master_lwg@https://www.docsj.com/doc/195994532.html,

蠕变机理

镁质耐火材料高温蠕变特性的研究现状 张国栋1）游杰刚1）刘海啸1）罗旭东1）袁政禾2） 1）辽宁科技大学鞍山114044 2）鞍钢集团耐火材料公司鞍山114001 摘要：本文介绍了镁质材料高温蠕变特性的研究现状，并对镁质耐火材料的高温蠕变特性的理论进行了阐述，同时指出了将镁质蓄热材料用在高炉热风炉上的可行性。 关键词：镁质材料蠕变特性研究现状 1、引言 高炉生产的大型化发展，要求热风炉向着高风温和长寿命的方向发展，为了实现这一目标，除了热风炉本体的大型化与更合理的结构以外，作为热风炉中的关键材料之一——蓄热材料的发展将直接影响到热风炉的使用温度和使用寿命。而高炉热风炉对耐火材料的要求是：蓄热体各层材料的选择必须要在相应的使用温度下有很好的抗压，蠕变性能，抗碱金属蒸气与烟尘侵蚀性能，抗温度急变而不破坏的性能；蓄热体砖要有足够高的换热表面积以及有利于热交换的几何形状；蓄热体材质要尽可能高的导热系数以及材料体积比热容。 目前，我国采用以Al2O3-SiO2系材料的系列低蠕变砖，在热风炉的顶部和隔墙及蓄热室的上部采用优质硅砖，中部应用不同牌号的低蠕变高铝砖，下部采用低蠕变粘土砖。镁质材料与高铝质和硅质材料相比具有良好的蓄热性能和热导率以及很强的抗渣侵蚀性能；这些特点有利于热风炉的高炉的大风量高风温的操作和降低高炉焦比，提高高炉利用系数，增加生铁产量。但是，镁质材料的热震性能差、抗压蠕变性能不好，因此限制了这类材料在热风炉上的使用。所以，提高和改善镁质材料的这两方面性能是将镁质材料应用到热风炉上的关键。因此研究镁质材料的高温蠕变性能对扩大我国镁资源综合利用和炼铁产业有着重大的意义。 2、蠕变理论 高温蠕变理论是在对多种金属所作的完整的蠕变试验的基础上建立起来的。材料的高温蠕变是指材料在恒定的高温和一定的荷重作用下，产生的变形和时间的关系[1]。由于施加的载荷不同，耐火材料的高温蠕变可以分为高温压缩蠕变、高温拉伸蠕变、高温抗折蠕变、高温扭转蠕变等。其中压缩蠕变和抗折蠕变

08-聚合物的蠕变性能实验

实验八 聚合物的蠕变性能实验 1．实验目的要求 1.1熟悉高分子材料蠕变的概念。 1.2熟悉高分子材料蠕变性能测试标准条件和测试原理。 1.3了解测试条件对测定结果的影响。 2．实验原理 在一定温度和较小的恒定外力（拉力、压力或扭力等）作用下、材料的形变随时间的增加而逐渐增大的现象。图8-1就是描写这一过程的蠕变曲线，t 1是加荷时间，t 2是释荷时间。 从分子运动和变化的角度来看，蠕变过程包括下面三种形变：当高分子材料受到外力（σ）作用时，分子链内部键长和键角立刻发生变化，这种形变量是很小的，称为普弹形变（1ε）。当分子链通过链段运动逐渐伸展发生的形变，称为高弹形变（2ε）。如果分子间没有化学交联，线形高分子间会发生相对滑移，称为粘性流动（3ε）。这种流动与材料的本体粘度（3η）有关。在玻璃化温度以下链段运动的松弛时间很长，分子之间的内摩擦阻力很大，主要发生普弹形变。在玻璃化温度以上，主要发生普弹形变和高弹形变。当温度升高到材料的粘流温度以上，这三种形变都比较显著。由于粘性流动是不能回复的，因此对于线形高聚物来说，当外力除去后会留下一部分不能回复的形变，称为永久形变。 图8-1 蠕变曲线 图8-2 线型高聚物的蠕变曲线 图8-2是线型高聚物在玻璃化温度以上的蠕变曲线和回复曲线，曲线图上标出了各部分形变的情况。只要加荷时间比高聚物的松弛时间长得多，则在加荷期间，高弹形变已充分发展，达到平衡高弹形变，因而蠕变曲线图的最后部分可以认为是纯粹的粘流形变。 蠕变与温度高低和外力大小有关，温度过低，外力太小，蠕变很小而且很慢，在短时间内不易觉察；温度过高、外力过大，形变发展过快，也感觉不出蠕变现象；在适当的外力作用下，通常在高聚物的玻璃化温度以上不远，链段在外力下可以运动，但运动时受到的内摩擦力又较大，只能缓慢运动，则可观察到较明显的蠕变现象。

蠕变试验管理系统操作规程

蠕变试验管理系统操作规程 1.打开蠕变试验机电源，打开高温炉控制器电源，打开计算 机。 2.启动“蠕变试验管理系统”软件，按“参数设置”—“设 备参数”，设置温度偏差报警条件，试验温度，试验时间等。按“参数设置”—“试验参数”，输入试样参数。 3.安装试样，调杠杆平衡，安装温度传感器，关闭高温炉。 4.打开高温炉的电源，按软件的“保温”。 5.保温时间到了，加负荷，记录变形值，开始试验。 6.试验结束后，按“试验报告”—“生成试验记录数据”，“查 看试验数据”，“打印报告” 注意事项： 1.保温时要检查温度控制仪表，看三段的温度显示是否正 常，如果有错误出现可能装温度传感器的线断了；还要检查三段设置的温度，设置的温度是否正常，如果三段的温度不一样，要进行手工调整温度。 2.在安装高温炉的变形时，不能超过变形传感器的量程，如 果仪表的数字闪烁，证明已经超过量程。 3.软件正常报警有：保温时间到、试验时间到。 4.软件异常报警有：温度偏差报警、温度控制器故障、变形控制器故障。

5.报警处理：温度报警—检查设置的温度是否正确，如果失控就改为手动操作，正常话切换成自动控制。 温度控制器故障—检查温度仪表电源是否打开。 变形控制器故障—检查试验机的电源是否打开。 如果偶尔出现“温度控制器故障”和“变形控制器故障”故障属于正常。 7.如果软件显示的温度和温度控制器显示的温度相差很大 时，关闭软件再重新打开就可以了。 8.温度控制器在控温过程在中，波动比较大，影响试验时， 可能是温度传感器没有安装好位置，如果重新安装温度传感器后，还是波动比较，那就进行温度控制仪表的“自动整定”，见说明书8.2章

对蠕变的初步认识

对蠕变的初步认识 温度对金属材料力学性能的影响很大，随着温度升高，材料的强度降低而塑性增加；而材料在高温下，载荷持续时间对力学性能也会产生影响。因此，在高温下工作的材料，其力学性能与温度和时间两个因素有关。所谓高温，是指金属 的服役温度超过了它的再结晶温度约0.4~0.5T m ，T m 是金属的熔点。在这样的高温 下长时服役的金属，其微观结构、形变和断裂机制都会发生变化，在宏观上则会出现高温蠕变、持久断裂、应力松弛、高温腐蚀等现象。 材料在恒定应力作用下，其应变随时间的延长而逐渐增加的现象称为蠕变。由于蠕变而导致的断裂称为蠕变断裂。金属在低温下也会产生蠕变，但通常只有当温度升高到0.3T m 以上时，蠕变现象才会比较显著。金属在高温下还会发生应力松弛现象，即在保持应变恒定的情况下，应力随着时间延长而减小的现象。由于蠕变和应力松弛的发生，应力和应变之间已不是单值的对应关系，而必须考虑温度和时间的影响。 温度对金属材料力学性能的影响很大，随着温度升高，材料的强度降低而塑性增加；而材料在高温下，载荷持续时间对力学性能也会产生影响。因此，在高温下工作的材料，其力学性能与温度和时间两个因素有关。所谓高温，是指金属 的服役温度超过了它的再结晶温度约0.4~0.5T m ，T m 是金属的熔点。在这样的高温 下长时服役的金属，其微观结构、形变和断裂机制都会发生变化，在宏观上则会出现高温蠕变、持久断裂、应力松弛、高温腐蚀等现象。 1. 蠕变曲线 蠕变：材料在恒定应力作用下，其应变随时间的延长而逐渐增加的现象称为蠕变。由于蠕变而导致的断裂称为蠕变断裂。金属在低温下也会产生蠕变，但通常只有当温度升高到0.3T m 以上时，蠕变现象才会比较显著。金属在高温下还会发生应力松弛现象，即在保持应变恒定的情况下，应力随着时间延长而减小的现象。由于蠕变和应力松弛的发生，应力和应变之间已不是单值的对应关系，而必须考虑温度和时间的影响。 蠕变曲线：常载荷条件下的典型单轴蠕变曲线见图1 , 从图中可以看出蠕变的3 个典型阶段: 第一蠕变阶段AB (减速蠕变阶段)，第二蠕变阶段BC (稳定蠕变阶段)，第三阶段蠕变CD(加速蠕变阶段) 。在第二蠕变阶段(稳定蠕变阶段) , 蠕变速率近似为常数; 而在第三蠕变阶段, 蠕变速率逐渐增加,直至试件完全破坏。图1 中εe 代表瞬时弹性(或弹塑性) 应变,εp表示塑性应变,εc代表蠕变应变。