《鹽霧環境亞微米多晶金屬高周疲勞成核機理的實驗研究》是依託中國海洋大學，由方輝擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：鹽霧環境亞微米多晶金屬高周疲勞成核機理的實驗研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：方輝
- 依託單位：中國海洋大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
遠海島礁、平台孤懸海外，設備自動化和可靠性要求極高，各種精密器件長期處於強破壞性鹽霧環境並承受循環載荷，精細金屬極可能發生疲勞使器件失效。本項目將發展有效引入鹽霧環境－循環載荷共同作用的微尺度疲勞實驗方法，針對晶粒和材料都處於亞微米尺度的多晶面心立方金屬，開展鹽霧環境高周疲勞實驗研究，獲得晶粒尺寸、材料尺寸和環境因素與多晶金屬疲勞成核特徵的關係，揭示鹽霧環境亞微米多晶金屬疲勞成核機理。為鹽霧環境金屬疲勞斷裂研究增添機理性成果，為遠海精密器件設計及可靠性分析提供必需的理論支撐。
結題摘要
新一代環境友好型海洋開發進一步要求結構實現輕質、高強、高阻尼而具有高負載、高耗散、低能耗等性能，已有裝備與結構設計理論存在大量簡化、近似和約束，在新一代工程建設中出現無法解決的矛盾，包括：微尺度結構力學測試困難，關鍵參數缺失使設計多基於巨觀數據和經驗；新一代半潛平台特殊節點複雜，服役壽命低於設計；核動力裝置輻照環境下材料微結構強烈變化使其巨觀本構隨時間非線性演化，成為艦船安全重大隱患；海洋動載下結構耗散不足使損傷加速，傳統線性理論中阻尼材料必須達到一定比例才能有效耗散，但低剛度阻尼材料極大增加結構比剛度，即線性理論下高負載、高阻尼設計間存在原理上的矛盾；新型柔性潛堤流體-結構耦合解析方法，獲得設計必需的耗能機制與參數。本項目發展了微尺度兩自由度耦合振動測試技術，獲得了各向異性層合亞微米結構彈性特性，該類技術可進一步套用於微尺度多軸載入下疲勞測試；實驗與理論研究了艦船反應堆用聚合物分子、夾雜、微孔等多尺度多級輻照損傷機理，建立分子、填料和網路耦合的材料化學性變與微細巨觀力學行為演變模型，實現反應堆聚合物材料性能預測（20年）；基於不可逆損傷力學原理髮展了結構損傷計算方法，實現了結構-材料-損傷一體化設計，套用於第七代半潛式平台研發和南海海上風電結構設計；發展了多穩態-線性耦合的非線性理論，設計了強烈非線性滯後特徵的全金屬穩態被動轉換構件，有效耗散了破碎波砰擊結構的能量，同時基於非線性平均法建立了滯後特性與結構動態衰減間解析關係；發展了兩類柔性潛堤的水動力特性解析方法，給出了共振效能機制與設計參數確定方法。本項目各成果獲教育部科技進步二等獎1項、正編入國家行業規範1項、獲美國船級社認證1項、已授權國家發明專利3項、SCI已收錄論文9篇（中科院一區2篇，中科院二區5篇，含海工頂級期刊Marine Structures、Ocean Engineering）。
