5083鋁板船體拉伸試驗應(yīng)力范圍
物體的變形隨著時間的增長而緩慢增大的現(xiàn)象。相對于鋼質(zhì)材料，5083鋁板船體拉伸試驗應(yīng)力范圍蠕通常指溫度不變、載荷不變的條件下。鋁合金材料剛度較低、塑性好。長期擱置狀態(tài)鋁合金材料是否會發(fā)生蠕變，從而導(dǎo)致船體產(chǎn)生較大或不易恢復(fù)的變形。本文以5083船用鋁合金材料為研究對象，開展長時間加溫拉伸試驗。通過分析試驗結(jié)果，論述5083鋁板在特定工況下可能發(fā)生蠕變的程度以及卸載后的恢復(fù)情況，并在此基礎(chǔ)上探討蠕變現(xiàn)象對5083鋁板船體變形的影響。 
    5083鋁板材料力學(xué)特性鋁-鎂系合金是一種具有中等強度、優(yōu)良的耐蝕性和可焊性的非熱處理強化合金。該系合金在海水和海洋大氣條件下，不僅具有優(yōu)良的抵抗一般腐蝕的性能，而且可以消除剝落腐蝕和應(yīng)力腐蝕傾向，其焊接性能在鋁合金中也是優(yōu)秀的該系合金是唯一可用于船體建造的鋁合金。由于5083合金具有的強度、耐蝕性和工藝性等綜合性能最好，船體建造中5083鋁板比其它鋁-鎂合金應(yīng)用更廣泛，其機械性能如表1所示。拉伸試驗方案 試驗應(yīng)力范圍考慮到試驗應(yīng)力值接近材料的屈服強度時，材料更多地表現(xiàn)為其屈服特性，蠕變的特性則難以確定。因此，將試驗方案中的最大測試應(yīng)力限定在200MPa焊材限定在100MPa拉伸試驗應(yīng)力級確定，見表2試驗持續(xù)時間通過實地調(diào)研，最長的駐排時間一般都在45個月之間，最長不超過6個月，所以選定6個月作為持續(xù)拉伸試驗時間。試驗溫度及溫度歷程試驗中必須考慮到溫度對材料蠕變的影響。為真實地反映長期擱置的實際情況，通過調(diào)研決定了試驗溫度及其變化歷程。根據(jù)氣象局提供的資料，平均每年南方地區(qū)地表溫度最高可達(dá)到55℃，考慮到船體溫度會略高于地表溫度，所以選定60℃為溫度上限。

       試驗溫度及溫度變化歷程模擬了國南方熱帶地區(qū)的情況，從早上8時開始是升溫過程，17時左右溫度會下降，白天時間保持在60℃。4試驗情況及結(jié)果分析按照中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T2039-1997金屬拉伸蠕變及持久試驗方法》自己制作的控溫箱內(nèi)拉伸鋁板條（圖1試驗機保持恒拉力，確保各剖面達(dá)到表2要求的恒拉應(yīng)力。各試件、各剖面貼應(yīng)變片，2片串聯(lián)組成1/4電橋測應(yīng)變，設(shè)置溫度補償片，用應(yīng)變儀聯(lián)機自動測量，可準(zhǔn)確測出純拉蠕變應(yīng)變。連續(xù)6個月每天記錄有關(guān)數(shù)據(jù) 其中圖2為母材試驗數(shù)據(jù)，圖3為焊材試驗數(shù)據(jù)，散點為微應(yīng)變試驗測量值，右側(cè)數(shù)值表示應(yīng)力等級。隨著時間的增加，微變形隨之增加；2每個應(yīng)力等級的最大微應(yīng)變，發(fā)生在180天即最長時間點；3相同時間點，應(yīng)力等級越大，微應(yīng)變越大；4相同時間點和相同應(yīng)力等級條件下，焊材的微應(yīng)變大于母材的微應(yīng)變。

    試驗數(shù)據(jù)顯示：5083鋁板母材在200Mpa應(yīng)力等級、180天，最大微應(yīng)變量為0.000317假設(shè)構(gòu)件尺寸為600mm肋距）且材料產(chǎn)生最大蠕變量，則由微應(yīng)變引起的變形0.000317X600=0.1902m一般而言，應(yīng)變量對工程結(jié)構(gòu)要產(chǎn)生影響，其值至少要達(dá)到相當(dāng)于同時發(fā)生的彈性應(yīng)變量的量級。據(jù)相關(guān)資料，船體大部分彈性變形量在10mm左右，根據(jù)本試驗獲得的數(shù)據(jù)近似推算，要達(dá)到此彈性應(yīng)變量，其時間至少需要800天。完成連續(xù)拉伸試驗后，本研究還設(shè)置了卸載試驗，考察材料是否會發(fā)生應(yīng)變滯后現(xiàn)象。試驗顯示卸載結(jié)果與一般彈性拉伸試驗的卸載結(jié)果相同，即卸載結(jié)束后應(yīng)變即刻回歸至零。對于在高溫條件下，5083鋁板船體在長期靜恒載荷作用下是否會發(fā)生蠕變，以及對艇體結(jié)構(gòu)是否會產(chǎn)生不可恢復(fù)的變形影響，通過6個月的加溫拉伸試驗，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生的超出實際加載的線彈性應(yīng)變的應(yīng)變增量很微小，卸載試驗顯示材料沒有產(chǎn)生應(yīng)變滯后現(xiàn)象。因此，5083鋁板蠕變對船體的變形影響可以忽略不計。