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机械强度

机械强度

2026年10期

《机械强度》杂志在全国影响力巨大，创刊于1975年，公开发行的双月刊杂志。创刊以来，办刊质量和水平不断提高。1989年起被中国科技信息中心选定为中国科技论文统计源期刊(中国科技核心期刊)；1992年起连续被评为中文核心期刊；

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疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 基于时序卷积网络的碗形金属橡胶剩余寿命预测

疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 基于时序卷积网络的碗形金属橡胶剩余寿命预测

摘要：【目的】碗形金属橡胶是一种具有高弹性和大阻尼的金属多孔材料，广泛应用于减振与降噪领域。由于其结构特征复杂，疲劳损伤演化难以通过传统试验及经验公式准确表征，因此，构建基于时序卷积网络的剩余寿命预测模型。【方法】首先，提取20种时域与频域统计特征信息，利用单调性、鲁棒性和时间相关性3项指标进行特征的综合评价与筛选，获得最能表征碗形金属橡胶疲劳损伤的9个关键特征；然后，用深度学习方法建立特征变量与碗形金属橡胶剩余寿命之间的映射关系；最后，利用测试集数据对剩余寿命预测结果进行验证。【结果】结果表明，该模型能够有效捕捉疲劳数据的时序关联性，实现对碗形金属橡胶剩余寿命的高精度预测；当输入特征维度为8时，预测效果较好。所提模型为金属橡胶类减振材料寿命的智能预测评估提供了一种新的思路。
疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 300M钢喷涂后表面残余应力及其疲劳寿命影响分析

疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 300M钢喷涂后表面残余应力及其疲劳寿命影响分析

摘要：【目的】揭示超音速火焰喷涂(High Velocity Oxy-Fuel, HVOF)工艺参数对300M钢基体表面残余应力及疲劳寿命的影响规律，为该高强钢表面强化工艺优化提供参考。【方法】首先，采用Abaqus软件，建立HVOF多颗粒沉积有限元模型，引入耦合欧拉-拉格朗日方法模拟颗粒沉积行为，为残余应力分析提供数值支撑；其次，通过X射线衍射法测试基体表面残余应力，验证仿真模型的准确性；然后，制备2种粉末的喷涂试样，开展轴向拉-压疲劳试验，获取不同工艺参数下的疲劳寿命；最后，观察疲劳断口形貌，分析裂纹萌生与扩展机制。【结果】结果表明，300M钢喷涂后基体表面呈现残余拉应力特征，颗粒沉积的未熔融接触阶段与机械咬合阶段易出现应力集中现象；残余拉应力幅值随着颗粒温度的升高、撞击速度的增大而增大，撞击速度对疲劳寿命衰减影响更显著。Praxair 1350型粉末试样的疲劳寿命较Metco 5847型粉末平均延长12%~44%；疲劳裂纹萌生于基体表面夹杂物区域，沿垂直于加载方向扩展，并最终发生塑性断裂，试验全程涂层未出现剥落现象。
疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 斯特林发动机主轴承的疲劳寿命分析研究

疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 斯特林发动机主轴承的疲劳寿命分析研究

摘要：【目的】U型斯特林发动机主轴承的疲劳寿命受齿轮的影响较大。为研究齿轮啮合对主轴承疲劳寿命的影响，建立考虑齿轮时变啮合刚度的多柔体斯特林发动机传动系统动力学模型。【方法】首先，采用石川公式法计算齿轮的时变啮合刚度，进而计算啮合力及啮合频谱。其次，分析齿轮对主轴承载荷的影响，并计算单根曲轴上不同位置处主轴承的疲劳寿命。【结果】结果表明，齿轮平均啮合刚度为17 N/μm；斯特林发动机气缸内的工质由膨胀做功阶段转变为压缩回热阶段时，齿轮啮合力方向发生变化，其频谱在基频、2倍基频与啮合频率处存在峰值。主轴承载荷随与齿轮距离的减小而增大，且靠近齿轮的主轴承载荷含有明显的啮合力分量。在单根曲轴上4个位置的主轴承中，靠近齿轮的主轴承的疲劳寿命最短(7.349×10 ⁸)，远离齿轮的主轴承的疲劳寿命最长(1.538×10 ⁹)。
疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 多目标粒子群算法和模型驱动的材料 S-N 曲线拟合方法

疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 多目标粒子群算法和模型驱动的材料 S-N 曲线拟合方法

摘要：【目的】针对传统S-N曲线拟合方法忽略疲劳寿命统计分散性、依赖高周疲劳极限假设、小样本条件下拟合精度不足的问题，提出多目标粒子群算法与Strohmeyer模型双驱动的拟合方法，实现小样本下材料疲劳极限的精准预测与S-N曲线的高精度拟合。【方法】首先，构建Strohmeyer-对数正态联合模型，融合疲劳物理演化规律与寿命随机分布特征，为参数协同求解构建模型框架；其次，搭建误差最小化与模型鲁棒性增强双目标优化体系，采用改进的基于指标间依赖度的指标重要性赋权法动态分配指标权重，平衡拟合精度与泛化性能；然后，引入多目标粒子群优化算法，同步求解模型参数与分布参数，结合5折交叉验证剔除过拟合解，保障求解结果的可靠性；最后，选取BSM590钢与2A12铝合金开展疲劳试验，对比验证所提方法的拟合性能。【结果】结果表明，与传统Strohmeyer模型相比，所提方法拟合BSM590钢的决定系数由0.759提升至0.894，疲劳极限预测误差由2.29%降至0.78%；拟合2A12铝合金的决定系数由0.903提升至0.916，疲劳极限预测误差由5.91%降至0.18%。该方法可有效改善高应力区拟合失真问题，为小样本条件下材料S-N曲线拟合提供参考。
疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 微合金化 Fe-Ni-Cr-Nb 乙烯裂解炉管寿命评估研究

疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 微合金化 Fe-Ni-Cr-Nb 乙烯裂解炉管寿命评估研究

摘要：【目的】针对采用Ti和Zr元素微合金化的Fe-Ni-Cr-Nb乙烯裂解炉管材料，开展5种寿命评估方法的适用性研究。【方法】首先，对炉管材料开展试验温度为900~1200℃、试验应力为8~80MPa的高温持久蠕变试验。然后，采用5种方法分别进行数据拟合描述，计算并分析方法的有效性。【结果】结果表明，Larson-Miller(L-M)参数法、Manson-Haferd(M-H)参数法、Orr-Sherby-Dorn(OSD)参数法对于25Cr35NiNb+微合金和35Cr45NiNb+微合金炉管材料均有较好的适用性，线性相关系数 R_COD 大于0.98，估计标准误差 e_SEE 小于0.016。基于蠕变曲线预测的、由 θ 投影法拟合得到的 θ_i 的 R_COD 仅为0.2左右，结果分散性较大；Monkman-Grant(M-G)参数法的预测结果在3倍误差带之内。采用3种时间-温度参数方法对Ti、Zr微合金化的25Cr35NiNb+微合金和35Cr45NiNb+微合金炉管材料进行寿命评估，2种材料在1080℃下服役10 ⁴ h的预测应力最小值分别为3.13MPa和3.96MPa，均高于炉管正常工作条件下能够承受的最大应力(1.104MPa和0.748MPa)。
疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 不同制动工况下的高速列车制动盘热疲劳行为分析

疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 不同制动工况下的高速列车制动盘热疲劳行为分析

摘要：【目的】研究不同制动工况下列车制动盘的热机耦合响应状态及热疲劳裂纹扩展行为。【方法】利用三维循环对称制动盘有限元模型，结合虚拟裂纹闭合技术，进行紧急制动、常用制动、坡道制动工况下的热机耦合分析及裂纹扩展分析。【结果】结果表明，制动盘温度和周向应力都以摩擦表面最大值点为原点，在盘体内呈贝壳状扩散；制动盘内侧周向应力大于外侧，且紧急制动和常用制动的周向应力分布偏移程度大于坡道制动。周向应力的大小不仅与温度幅值有关，还明显受到温度变化速率的影响。在制动阶段，制动盘周向压缩应力先增大、后减小，热疲劳裂纹受压缩应力的作用而保持闭合。在冷却阶段，制动盘周向应力转变为拉伸状态，热疲劳裂纹受拉伸应力的作用而逐渐张开，裂纹扩展速率随着冷却时间的增加而增大。紧急制动工况下的裂纹扩展速率最大，且裂纹前缘上的扩展速率差距最小。常用制动和坡道制动工况下的裂纹主要沿径向朝制动盘外侧扩展。
疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 自润滑关节轴承磨损寿命研究进展综述

疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 自润滑关节轴承磨损寿命研究进展综述

摘要：【意义】总结自润滑关节轴承磨损寿命的国内外研究进展，为相关研究者和学习者提供方法和技术参考。【分析】从试验与数值两个方面论述了国内外的研究进展。在试验方面，分析了国内外不同的自润滑关节轴承试验机的设计原理及特点，综述了自润滑关节轴承加速寿命试验的研究进展。在数值方面，总结了磨损物理模型的研究进展、接触应力的研究进展、磨损寿命分析的有限元方法研究进展和基于试验数据开展的神经网络寿命预测研究进展。【展望】明确了自润滑关节轴承数值研究中亟待突破的方向和未来的研究目标，展望了自润滑关节轴承试验机设计与加速寿命试验的发展方向，总结了神经网络方法在预测自润滑关节轴承寿命中需要改进和完善的方面。
疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 工艺参数对激光选区熔化成形钛合金裂纹尖端循环塑性行为的影响

疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 工艺参数对激光选区熔化成形钛合金裂纹尖端循环塑性行为的影响

摘要：【目的】为了研究增材制造钛合金的疲劳裂纹塑性行为并揭示不同因素对其的影响机制，探究工艺参数对激光选区熔化成形钛合金裂纹尖端循环塑性行为的影响。【方法】采用有限元方法分析裂纹尖端附近的应力-应变场和塑性区，对比研究打印速率和激光功率两种工艺参数下裂纹尖端局部应力、塑性应变、应变能的演化规律。【结果】结果表明，两种工艺参数对应力-应变场的影响主要集中于裂纹尖端附近，且不同位置处的塑性应变和局部应力比随循环次数增加的变化趋势略有不同。不同工艺参数对弹性应变能的影响较小，但对塑性应变能的影响显著。打印速率越高、激光功率越低时，塑性区尺寸与塑性应变能越大；体积能量密度增大则会导致塑性区尺寸和塑性应变能不断减小。试验验证了有限元分析结果的可靠性。研究结果为增材制造钛合金抗疲劳性能的优化提供了依据。
疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 基于裂纹表面特征的变桨轴承裂纹扩展路径研究

疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 基于裂纹表面特征的变桨轴承裂纹扩展路径研究

摘要：【目的】针对变桨轴承裂纹扩展路径和尖端偏转角预测这一问题，在保证计算精度的前提下，提出一种计算效率较高的基于等效有限元模型和多元多项式回归模型的预测方法。【方法】首先，分析裂纹长深比、裂纹径向角、裂纹位置角、螺栓预紧力等不同参数对裂纹前缘应力强度因子的影响规律，构建描述变桨轴承工况条件和几何特征的有限元模型；其次，基于断裂力学理论、Paris公式和最大切应力准则，分析裂纹表面特征对裂纹尖端偏转角的作用机制；最后，利用多元多项式回归模型，建立多因素影响下的裂纹尖端偏转角预测模型。【结果】结果表明，裂纹萌生区域主要位于外圈螺栓孔的径向区域，裂纹以张开型为主；裂纹初始径向角对裂纹尖端偏转角的影响最大，裂纹扩展速率随裂纹长深比的增加而增加；利用多元多项式回归模型建立的裂纹尖端偏转角预测模型的预测效果较好。研究成果可有效应用于风电场运维人员对变桨轴承裂纹扩展路径的预测，为变桨轴承的裂纹评估与寿命预测提供参考。
疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 体育器材用 65Mn 弹簧钢弯曲疲劳裂纹扩展行为

疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 体育器材用 65Mn 弹簧钢弯曲疲劳裂纹扩展行为

摘要：【目的】针对体育器材用65Mn弹簧钢的疲劳断裂失效行为进行研究，以揭示其疲劳断裂失效演化规律。【方法】利用光学显微镜、扫描电镜、3D显微镜及数字图像相关(Digital Image Correlation, DIC)应变仪，分析65Mn弹簧钢在不同应力比条件下标准三点弯曲(Single-Edge Notched Bend Three, SENB3)试样的微观组织、断口形貌与疲劳裂纹扩展特性。【结果】结果表明，在加载相同最大应力的条件下，随着应力比由0.1增至0.5，弹簧钢的疲劳裂纹扩展速率加快，疲劳断裂寿命由 8.5×10⁵ 次缩短到 4.1×10⁵ 次；弹簧钢的疲劳裂纹扩展路径由大偏折及桥接形式向较平直形态转变，疲劳裂纹扩展路径在低应力比时比高应力比时更易偏折，裂纹总长度也更长。低应力比时，裂纹在1 mm和3 mm处的应变值均大于高应力比。疲劳断口形貌显示，低应力比时，断口坡度大、曲折，断口呈小台阶面，二次裂纹较多；而高应力比时，断口坡度小、平滑，断口呈大台阶面。应力比处于较低水平时，裂纹闭合效应突出、扩展路径偏转明显，进而降低了疲劳裂纹扩展速率。
疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 基于 FRANC3D 软件与 Abaqus 软件联合仿真的面修复钛合金裂纹扩展寿命预测

疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 基于 FRANC3D 软件与 Abaqus 软件联合仿真的面修复钛合金裂纹扩展寿命预测

摘要：【目的】针对激光沉积面修复钛合金构件服役中的疲劳断裂问题，开展裂纹扩展行为与寿命预测研究，为结构件损伤容限设计及安全性能评价提供参考。【方法】首先，制备2、3、4 mm共3种修复厚度的TA15钛合金CT试样，开展疲劳裂纹扩展试验，获取不同厚度下的裂纹扩展速率；其次，采用Abaqus软件建立三维有限元模型，分区设置基材、热影响区与修复区材料参数，完成载荷约束与网格划分，为仿真提供计算基础；然后，将模型导入FRANC3D软件，设置初始裂纹，并采用 ΔK 梯度迭代算法求解应力强度因子，实现三维裂纹扩展模拟；最后，结合Paris公式拟合扩展参数，对比验证联合仿真方法的精度。【结果】结果表明，修复厚度2、3、4 mm对应的试样的裂纹扩展速率逐渐降低；FRANC3D软件预测的寿命与试验结果的相对误差最高为5.25%，应力强度因子计算结果的相对误差低于4.002%；修复区网篮组织可增加裂纹扩展能耗，修复厚度越大，试样抗裂纹扩展能力越强。
疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 柔性复合材料双裂纹拉伸撕裂性能

疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 柔性复合材料双裂纹拉伸撕裂性能

摘要：【目的】平流层飞艇蒙皮用柔性复合材料在服役过程中易出现多裂纹耦合损伤，现有研究多集中于单裂纹撕裂行为，对双裂纹交互作用下的失效机制研究尚不充分。为了揭示双裂纹耦合作用下材料的失效机制，对蒙皮用柔性复合材料双裂纹拉伸撕裂性能进行研究。【方法】首先，以柔性复合材料蒙皮为研究对象，设计中心-间隔、中心-倾斜、空间分布及交叉构型等多种双裂纹试样，并开展了拉伸撕裂试验，记录试样宏观失效过程和应力-应变响应；其次，通过改变裂纹间距、倾角、相对位置、长度等参数，对比分析不同双裂纹构型下试样的初始模量、峰值强度、失效强度、失效应变、断裂路径的变化规律；最后，引入中心区域有效投影长度作为等效评价参数，结合单裂纹预测模型，建立不同双裂纹构型与等效单裂纹之间的定量关系，并构建适用于双裂纹损伤的撕裂强度预测模型。【结果】双裂纹撕裂强度主要受中心区域有效投影长度控制；交叉裂纹长度是影响力学性能和失效路径的关键因素，失效强度随裂纹长度的增加而逐渐降低，且断裂路径由中心失效转变为Z字形断裂。所建双裂纹预测模型能够反映不同裂纹构型与撕裂强度之间的关系，可为柔性复合材料多裂纹损伤下的结构设计与安全评估提供依据。
疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 基于力-电学损伤模型的膜基结构应变传感器性能优化

疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 基于力-电学损伤模型的膜基结构应变传感器性能优化

摘要：【目的】为了实现膜基结构裂纹式应变传感器传感性能的定量设计与优化，构建其电阻响应曲线预测理论模型。【方法】首先，通过建立金属薄膜材料的力学损伤演化模型以及损伤裂纹形态与其电导率的定量关系，构建材料力-电学损伤模型；其次，推导膜基结构应变传感器的传感特性预测理论模型；然后，利用试验方法标定模型参数，以验证理论模型的有效性；最后，分析传感器的材料和结构参数对其性能的影响规律。【结果】随着双层结构应变传感器的膜基厚度比和膜基电导率比的增加，传感器的灵敏度明显提升。对传感器基底厚度和电导率进行优化后，制备的双层结构应变传感器在0~2%应变范围内的灵敏度高达1603875，在大于2%的应变范围内灵敏度为164988，成功实现了高灵敏度与宽量程的兼顾。
疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 基于显隐组合仿真法的浮法玻璃同轴双环试验破坏仿真分析

疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 基于显隐组合仿真法的浮法玻璃同轴双环试验破坏仿真分析

摘要：【目的】针对传统单一仿真方法无法完整描述玻璃准静态加载破坏全过程的不足，开展浮法玻璃同轴双环加载破坏仿真分析，为汽车风挡玻璃准静态破坏研究提供参考。【方法】首先，引入双线性内聚力模型描述裂纹扩展行为，为破坏过程仿真提供本构支撑；其次，基于Abaqus软件建立浮法玻璃同轴双环试验有限元模型，采用显隐组合仿真法实现加载至破坏全过程求解；然后，对比3种网格划分方案的仿真精度，分析内聚力单
疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 高速角接触球轴承油膜失效机制及其对主轴系统动态响应影响与监测方法的研究

疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 高速角接触球轴承油膜失效机制及其对主轴系统动态响应影响与监测方法的研究

摘要：【目的】探讨角接触球轴承接触区域油膜失效对主轴动态响应特性的影响，旨在为高速主轴单元的优化设计与状态监测提供支持和实践指导。【方法】首先，通过构建轴承刚度模型，计算轴向和径向等效刚度；其次，采用谐响应分析方法，研究轴承油膜失效对主轴动态特性的影响；最后，提出一种基于振动信号分析的轴承油膜失效实时监测方法。【结果】结果表明，轴承油膜失效会导致主轴共振频率偏移和振动幅值增加，显著降低了主轴运行的稳定性。所提监测方法能够有效捕捉由轴承油膜失效引起的主轴动态特性变化，并可通过识别谐响应频率变化实现轴承故障预警。研究成果为高速主轴单元的优化设计和轴承状态监测提供了重要的指导和工程参考。
疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 压裂管柱螺纹连接的应力分析与失效评估

疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 压裂管柱螺纹连接的应力分析与失效评估

摘要：【目的】近年来，油田生产数据显示，压裂管柱中螺纹连接部分的失效事故逐年上升，严重制约了多级压裂、大规模压裂技术的发展。针对此问题，开展压裂管柱螺纹连接的应力分析与失效评估。【方法】首先，选取2-7/8加厚压裂油管连接螺纹为研究对象，建立考虑螺纹升角的压裂油管螺纹三维有限元模型。其次，通过转角法施加上扣转矩，当上扣圈数控制为1.5~1.75时，既符合上扣转矩标准，又可保证螺纹不发生粘扣失效，进而选取上扣圈数为1.5，对螺纹施加内/外压、轴向力及由喷砂器旋转喷射产生的转矩等外载荷，进行静力学及动力学数值仿真。【结果】结果表明，随着内压的增大，螺纹牙间的接触压力与等效应力均增大，上接头螺纹牙的等效应力最大值为870 MPa，超过屈服强度758 MPa，故上接头螺纹牙发生粘扣失效；当松动转矩达到3 800 N·m时，螺纹发生脱扣失效，当扣紧转矩增至3 800 N·m时，螺纹出现二次上扣现象；施加振动内压时，螺纹牙等效应力随振动内压均值、幅值与频率的增大而增大，导致粘扣失效；在振动轴向载荷的作用下，当振动幅值大于1 600 kN时，螺纹发生脱扣与粘扣失效，此时，过小的频率使油管螺纹发生脱扣失效，当频率大于6 Hz时，虽可以避免螺纹的脱扣失效，但螺纹牙的等效应力将增大，并发生粘扣失效。研究成果为井下压裂油管螺纹的安全评估提供了参考。
疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 碳纤维/不锈钢接头的剪切特性研究

疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 碳纤维/不锈钢接头的剪切特性研究

摘要：【目的】金属/纤维接头的抗剪切性能对其应用具有重要影响。通过在碳纤维/不锈钢搭接区域加入纳米改性粘接剂，探究碳纳米管对碳纤维/不锈钢搭接区域剪切性能的影响。【方法】首先，对碳纤维/不锈钢接头进行单搭接试验，利用数字图像相关技术捕获试件正面应变场和位移场的变化；然后，利用Abaqus/Explicit模块对搭接区域粘接层的损伤失效进行分析。【结果】结果表明，加入纳米改性粘接剂使碳纤维/不锈钢搭接接头的剪切强度提升了8.4%。碳纳米管的引入减弱了局部应变集中程度，同时使加载过程中搭接区域的垂直位移增加。有限元模拟结果显示，加入纳米改性粘接剂使应力集中区域由加载端向夹持端均匀过渡。综合分析可知，碳纳米管通过改善界面结合质量、减少界面缺陷、减小损伤面积，提升了搭接强度。
实验研究.测试技术 | 等相对曲率齿轮应力分析

实验研究.测试技术 | 等相对曲率齿轮应力分析

摘要：【目的】等相对曲率(Constant Relative Curvature, CRC)齿轮是一种新型非渐开线齿轮，应力分析是其传动设计的基础。为精确计算CRC齿轮的应力，推导计算齿根最大正应力和齿面最大接触应力的解析表达式，并进行有限元仿真与试验研究。【方法】首先，采用30°切线法确定危险截面，以单齿啮合区上界点为加载点，考虑压应力的影响，构建齿根最大正应力的解析表达式。其次，基于Hertz接触理论，得到齿面最大接触应力的解析表达式。然后，建立齿轮啮合的有限元模型，通过仿真获得齿轮的应力分布。最后，搭建试验平台，测量齿根动态应力。【结果】结果表明，采用理论方法获得的齿根最大正应力、齿面最大接触应力与有限元仿真的结果较为符合，证明了理论模型的准确性、可行性。齿根最大应力与输入转矩近似成正比，与转速无关。齿根弯曲应力的理论与试验结果的偏差在20%以内，在一定程度上验证了理论模型、仿真模型的准确性。该成果对CRC齿轮的设计具有一定的参考价值。
实验研究.测试技术 | 考虑硬度变化的结合面卸载过程接触特性研究

实验研究.测试技术 | 考虑硬度变化的结合面卸载过程接触特性研究

摘要：【目的】为科学、合理、精确地分析结合面卸载过程的接触特性，建立一种考虑硬度变化的结合面卸载过程分形理论模型。【方法】首先，基于前期的研究成果，依据分形理论，考虑到结合面在弹塑性变形阶段卸载过程中，接触表面材料的硬度随结合面接触变形量的变化而变化，构建一种适用卸载过程的接触表面硬度变化函数，从而建立一种考虑硬度变化的单个微凸体接触理论模型，用于描述单次加载后完全卸载过程的接触理论模型。然后，针对结合面处于的2种弹塑性变形阶段，建立了卸载过程接触面积、接触载荷、接触刚度分形理论模型，从而最终建立与硬度变化相关联的结合面卸载过程实际接触特性分形理论模型。最后，对建立的理论模型进行仿真分析，研究接触表面硬度变化对结合面卸载过程接触载荷、接触刚度、接触面积的影响，并分析分形维数、长度尺度参数、变形比及材料属性与结合面卸载过程接触特性之间的关系。【结果】结果表明，由于考虑硬度变化的影响，所提模型能更加科学、合理地描述结合面的微观和宏观接触状态，为工程实际中机械结合面反复加、卸载问题的研究提供了参考。
实验研究.测试技术 | 深冷处理对 CF8M 不锈钢表面残余应力与冲击韧性的影响

实验研究.测试技术 | 深冷处理对 CF8M 不锈钢表面残余应力与冲击韧性的影响

摘要：【目的】CF8M铸造不锈钢广泛应用于极端工况关键部件，但由铸造缺陷导致的残余应力不均及由热老化引发的韧性下降问题突出。现有研究多聚焦深冷处理对不锈钢微观结构与耐腐蚀性的影响，缺乏其对CF8M不锈钢冲击韧性的系统探究。因此，开展深冷处理对CF8M不锈钢表面残余应力与冲击韧性影响的研究，旨在明确-196℃深冷处理的调控效果及机制，为双相不锈钢低温韧化提供支撑。【方法】以CF8M铸造不锈钢为研究对象，采用-196℃保温6h的深冷处理工艺，通过夏比冲击试验、钻孔法残余应力测试、显微硬度测试、扫描电子显微镜断口观察、超景深三维显微镜微观组织分析及X射线衍射物相检测等方法，结合ImageJ晶粒统计与威廉森-霍尔位错密度估算，系统研究深冷处理对材料性能与微观结构的影响。【结果】结果表明，深冷处理后，试样平均冲击韧性提升22.97%，从133.12 J/cm2增至163.7 J/cm2，显微硬度从179.71 HV _1.0提升至188.62 HV _1.0；残余拉应力显著消除并部分转化为压应力，分布更均匀；断口纤维区扩大，韧窝尺寸增大，平均晶粒尺寸从105.5 μm减至53.5 μm，位错密度显著提升。
实验研究.测试技术 | 金属橡胶材料泊松比特性研究

实验研究.测试技术 | 金属橡胶材料泊松比特性研究

摘要：【目的】针对应用前景广阔的金属橡胶材料，研究其泊松比特性，以拓展其应用。【方法】首先，推导依据变形描述材料泊松比的计算方法；其次，根据金属橡胶表面结构特征，提出基于机械测量手段的五通道电子千分表测量法；最后，试验并计算得到准静态力学环境下的金属橡胶材料泊松比，分析并得出成型方向与非成型方向的泊松比与金属橡胶丝材、丝径、相对密度、成型面尺寸等设计参数的变化关系。【结果】结果表明，金属橡胶的泊松比并非常数；不论是成型方向还是非成型方向，金属橡胶在应变小于2%的条件下，其泊松比均接近于0，甚至为负值。

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