超深海压力环境对铁碳合金材料力学性能的影响研究

The project aims to research the ultra-deep sea pressure environment on the influence regular of the Fe-C alloys material mechanical properties. The research content includes: (1) Based on the elastic-plastic analysis of thick wall cylinder, explores the principle and method that thick wall cylinder material specimen do the mechanical performance study, and provides a new ideas to research the ultra-deep sea pressure environment on the metal material mechanics performance. (2) Based on the basic theory of hydraulic drive and control and the principle and method of constructing ultra-high pressure environment, in the laboratory study how to simulate ultra-deep sea pressure environment, and through the analysis of the characteristics of static pressure in the simulation ultra-deep sea pressure environment, from the depth which is an important indicators to reveal the cause and regular of the errors which is produced by the simulation method used in this project. (3) Depending on carbon steel and high strength low alloy steel, which are the two kinds of iron carbon alloy material commonly used in engineering, use the principle and method to research the different ultra-deep sea pressure environment on the influence regular of the Fe-C alloys material mechanical properties, and establish the corresponding mathematical model. The objective of the research results to improve the ultra-deep sea pressure environment on the influence of material mechanical properties research methods, the ultra-deep sea exploration and development, marine engineering, petrochemical industry and the weapons research and other fields, to promote Guangxi ocean development ability has certain theoretical and practical significance.

本项目旨在研究超深海压力环境对铁碳合金材料力学性能的影响规律。研究内容包括：（1）基于对厚壁圆筒的弹塑性分析，探索对厚壁圆筒形材料试件实施力学性能研究的原理和方法，提供一种研究超深海压力环境对金属材料力学性能影响的新思路。（2）基于液压传动与控制的基本理论和构建超高压力环境的有关原理和方法，研究如何在实验室模拟超深海压力环境，并通过对模拟超深海压力环境静压力特征的分析，从海水深度这一重要指标揭示本项目所用模拟方法产生误差的原因及规律。（3）针对碳素钢及低合金高强度钢这两类工程常用的铁碳合金材料，利用上述原理和方法，研究不同深度超深海压力环境对铁碳合金材料力学性能的影响规律，并建立相应的数学模型。本项目的研究成果对完善超深海压力环境对材料力学性能影响的研究方法，对超深海探测与开发、船舶工程、石油化工及兵器研制等领域，对提升广西海洋开发能力都具有一定的理论意义和现实意义。

深海及超深海研究及开发能力已成为衡量一个国家战略能力的重要指标。在进行超深海环境研究及开发时，探测设备的核心零部件（主要承载零部件）常服役于高压及超高压力海水腐蚀介质环境中，这就对机械零件的力学性能提出了新的要求。由于铁碳合金在生产实际中的应用十分广泛，因此开展超深海环境对铁碳合金材料力学性能影响的研究具有十分重要的理论价值和应用前景。. 本项目的主要研究内容包括三点：（1）基于厚壁圆筒的弹塑性分析，探索针对厚壁圆筒形材料试件实施力学性能研究的原理和方法。（2）基于液压传动与控制的基本理论和构建超高压力环境的有关原理和方法，研究如何通过厚壁圆筒形材料试件在实验室模拟超深海压力环境，并通过对模拟超深海压力环境静压力特征的分析，从海水深度这一重要指标揭示本项目所用模拟方法产生误差的原因及规律。（3）针对碳素钢及低合金高强度钢这两类工程常用的铁碳合金材料，对不同海水深度压力环境下铁碳合金材料的力学性能展开研究，并把研究结果与材料在常压未腐蚀状态下的力学性能进行比较分析，揭示超深海压力环境对铁碳合金材料力学性能影响的规律，并构建相应的数学模型。. 通过研究，本项目得到以下重要结果：（1）基于厚壁圆筒的弹塑性理论，提供了一种通过测量厚壁圆筒形材料试件径向变形而实现对材料力学性能研究的新方法；（2）提供了一种在实验室模拟超深海压力环境的新方法，包括液压系统的设计，关键液压元器件的选取以及超深海压力环境模拟所需物理空间厚壁圆筒的关键结构和尺寸的设计。（3）采集了一批分析超深海环境对铁碳合金材料力学性能影响的实验数据，数据正在分析处理中。. 上述成果对完善材料力学性能的研究方法、对实现超深海环境的实验室模拟以及对研究超深海这一极端环境条件对材料力学性能的影响均具有一定的理论意义和实用价值。