铝合金LC4和LY12CZ应变率相关力学性能的实验研究

对国产铝合金LC4和LY12CZ进行了准静态和动态拉伸、压缩试验研究。应变率范围从2×10(-4)～1.4×10~3s~(-1)。实验表明:LC4和LY12CZ都是应变率不敏感材料,同时发现它们的压缩应力应变曲线高于拉伸应力应变曲线。本文根据实验结果分别建立起该材料的本构方程。     

不同加载方式和速率对类软岩单轴抗压强度 影响的实验研究

利用相似材料配制出不同强度等级的类软岩试件,建立了力学加载模型,研究了位移和力两种加载方式下,单轴抗压强度随加载速率的变化规律.结果表明,对于同一强度等级的岩样,在不同加载速率区间上,加载速率增大时,单轴抗压强度会变大,但也会减小.强度增大的速率区间分别为[0.5mm/min,2mm/min]、[8mm/min,10mm/min]、[1.5mm/min,4mm/min],增幅占平均值百分比分别为18％、38％、37％;强度减小的速率区间分别是[2mm/min,10mm/min]、[0.5mm/min,8mm/min]、[4mm/min,10mm/min],减幅占平均值百分比分别为32％、39％、31％.对于同一加载速率区间,作用不同强度等级的岩样,单轴抗压强度对其响应效果也不同.两种加载方式测试产生的强度误差占平均强度值的20％左右,影响不容忽视.对不同强度等级的岩石来说,单轴抗压强度随加载速率的增加而增加不具有普遍性,应有限定条件,即在一定的速率区间适用.     

温度和应变率对拉伸载荷下高强铝合金本构关系影响的研究

介绍一种用于高温ＳＨＢ试验的新型快速加热电炉,可在一分钟左右将试件加热至５００℃,最高可加热至１０００℃,并且对金属材料和非金属材料均可加热,从而克服了目前使用的各种加热方法的局限性． 在２０℃～５００℃和０．００２０８～３５０ ｓ－ １的范围内研究了温度和应变率对拉伸载荷下高强铝合金本构关系的影响． 结果表明：（１）随着应变率的提高,该材料的强度提高,延伸率降低; （２）该材料的强度、延伸率及应变率均随温度的升高而降低; （３）该材料应变率敏感性随温度的升高而降低     

应变率历史对应力应变曲线的影响

利用普通SHPB实验系统、双试件SHPB实验系统,对一特种钢材进行了不同应变率历史的动态压缩实验,获得了不同应变率历史所对应的应力应变曲线。通过量化平均应变率相同的情况下不同应变率历史所对应的应力应变曲线的差别,以及量化应变率历史的恒定程度,初步分析了应变率历史对应力应变曲线的影响。研究结果表明:特别是在较高平均应变率下,应变率历史对试件材料的应力应变曲线有明显的影响,在材料动态本构关系研究中应当考虑应变率历史的影响。     

厚度与加载速率对铁素体钢断裂韧性影响的SP压杆法实验研究

采用SP压杆实验方法,在常温下研究小圆薄片断裂韧性的厚度效应及加载速率对断裂特性的影响.实验结果表明,随着厚度的增加,断裂变形能增加,断裂部分的外表面因双向应力状态表现出微突起,微突起四周存在微小裂纹;随着加载速度的增加,断裂变形能增加,剪切断裂表面表现出从密集韧窝到韧窝连接成片特征.考虑试件变形过程中不同部分的能量耗散,从SP试件的整体断裂变形能得到试件的断裂韧性的宏观表达,断裂韧性随着厚度的增加而增加,随着加载速度的增加而减少.采用临界塑性断裂应变作为裂纹起裂判据,单位面积的能量耗散率作为裂纹扩展和失效判据的断裂模型,用有限元方法对SP压杆实验进行模拟,得到与实验结果比较相符的模拟结果.     

加载速率和几何尺寸对国产A508-III钢断裂行为影响的实验研究

由加载速率和几何约束改变而引起的压力容器钢韧脆转变问题是核能安全领域亟待解决的关键问题. 为了准确分析国产A508-III钢的动态断裂行为, 借助INSTRON VHS高速材料试验机, 开展了不同加载速率和几何尺寸条件下的国产A508-III钢的断裂韧性试验, 研究了加载速率和几何尺寸等因素对国产A508-III钢动态断裂韧性的影响. 研究表明, A508-III钢具有良好的抗冲击韧性, 随着加载速率的提高, 试样的总冲击吸收能基本保持恒定, 裂纹萌生吸收能量不断上升, 而裂纹扩展吸收能量呈下降趋势. J-Δa阻力曲线和条件起裂韧性J_Q随着几何约束的增加而降低, 随加载速率的增加而升高. 当达到某一临界速率时, 条件起裂韧性J_Q基本恒定, 试样断裂方式也由韧性断裂转变为韧?脆?韧混合断裂. 由于出现混合断裂模式, 发生脆性断裂时的最大J积分值J_max更适于描述国产A508-III钢的断裂韧性演化规律. 随着试样面外几何约束的降低, J_max随Δa_m的增加而线性增大. 试样面内几何约束越高, J_max与Δa_m之间的线性关系斜率越大. 随着试样几何约束的增加, 材料的韧脆转变速率增加, J_max值下降. 改变几何约束只能在有限的加载速率范围内改变材料的断裂方式, 当加载速率超过某个临界值时, 加载速率成为影响材料断裂方式的主要因素.      

温度对高应变率扭-拉复合加载下形状记忆合金本构关系影响的研究

利用分离式扭-拉复合加载Hopkinson杆装置,在20℃和500℃下研究了温度对高应变率扭-拉复合加载下铁基形状记忆合金本构的影响.试验结果表明:该材料在高应变率扭-拉复合加载下的名义剪切屈服强度、剪切强度极限和名义拉伸屈服极限、拉伸强度极限均随温度的升高而降低.拉伸和扭转之间具有相互藕合作用.     

率相关本构方程积分新算法

提出一种积分率相关本构方程的隐式积分新算法,引入0～1范围内的缩放因子λ对本构方程进行间接求解,可以避免直接求解等效塑性应变或等效塑性应变率时,由于其数值过大或过小而造成的收敛困难或收敛失败,实现对率相关本构方程的快速准确求解.以B-P统一本构方程及双曲正弦本构方程为例,验证了算法的可行性.结果表明,新算法对于准静态变形条件下的无硬化本构方程也可以得出准确的解.     

循环塑性双曲面多轴本构模型研究

本文提出了一个考虑循环强化/软化效应、塑性应变幅历史效应以及非比例循环加载效应的双曲面模型。在模型中,引入了屈服面和极限面的演化方程;定义了循环应变路径的非比例度;给出了一套合理的确定模型参数的方法。将该模型用于调质热处理的42CrMo钢,模型预言的结果与实验结果吻合很好。     

Kevlar29纱线动态拉伸力学性能与本构方程

为了能够清晰地表征芳纶纱线在不同应变率下的力学行为,进行了Kevlar29纱线的准静态和动态拉伸试验,结合分离式霍普金森拉杆理论和运动目标追踪法,获得了Kevlar29纱线在不同应变率下的应力-应变曲线,分析了纱线动态拉伸的变形与断裂过程,揭示了Kevlar29纱线力学性能的应变率效应;通过最小二乘法拟合得到了基于纱线应变率效应的黏弹性本构方程,分析了三元件和五元件本构模型的差异及适用性。结果表明：随着应变率升高,Kevlar29纱线的断裂应变减小,拉伸强度和韧性先增大后减小,拉伸模量先增大后趋于稳定;五元件黏弹性本构模型能够较好地表征纱线力学性能的应变率效应。     

花岗岩的动态力学性能、本构模型与状态方程研究

为研究强动载荷条件下花岗岩的动态力学性能、本构模型与状态方程,分别采用分离式霍普金森压杆和轻气炮系统进行了压杆试验和飞片撞击试验,以获得不同条件下花岗岩的动态力学参数。压杆试验结果表明,花岗岩在应变率为80~320 s^–1范围内呈现明显的应变率效应,其强度和应变率近似呈指数关系。飞片撞击试验表明,随着飞片速度的增大,冲击波传播速度呈现明显的三折线变化趋势,而试样的可压缩性则随着加载速度的提高先逐渐增强然后再次降低。最后,根据试验数据,给出了强动载荷条件下花岗岩的HJC（Holmquist–Johnson–Cook）本构模型、Gruneisen状态方程以及动态屈服强度参数。

     

铝合金焊接接头力学性能实验研究

铝合金焊接结构是航天领域的常用结构。实验过程中焊接接头出现了低强度破坏,主要是由焊接接头变形不协调引起的。为了更好地研究焊接接头的破坏机理,采用纳米压痕实验和微拉伸实验对焊接接头的微区材料力学性能进行实验研究,得到焊接接头不同区域的弹性模量、屈服极限、强度极限、延伸率的分布规律。分析了自焊缝中心向母材区域过渡时各力学性能的变化趋势,本文结果可为焊接接头破坏机理的研究提供数据基础。     

分离式Hopkinson压杆试验波形校正与数据处理方法改进

科学的数据处理方法是通过分离式Hopkinson压杆试验给出准确的材料应力-应变关系的关键之一。为了相对准确地得到2A12铝合金材料的Johnson-Cook本构关系,针对该材料开展SHPB试验,在分析透反射波波形特征基础上,发展了中位数绝对偏差法与小波变换复合的一种滤波法,改进了传统对波方法,并提出了基于Johnson-Cook本构模型分析确定屈服应力与屈服应变的方法。研究表明,利用这些改进方法得到的试件归一化工程应力-应变曲线基本重合,得到的屈服应力数据与应变率近似满足幂函数关系。针对试验所得唯象屈服应变远大于真实屈服应变这一问题,改进了真实应力与真实应变的计算方法,并给出了2A12铝合金材料的Johnson-Cook本构关系,结果显示,2A12铝合金材料强度应变率强化因子为0.267、参考动态强度为374 MPa、塑性应变强化系数为397 MPa、强化指数为0.47。     

Sn60Pb40钎料合金的具有蠕变和塑性边界的粘塑性本构方程

采用具有蠕变和塑性边界的粘塑性本构方程对Sn-Pb共晶合金的基本力学行为进行了模拟和预测。结果表明：在较宽的外部变量范围（应变率为10^-5-10^-2S^-1,温度为－55－125℃）内,模拟结果与实验结果吻合良好。证明了该方程用于描述Sn-Pb共晶合金的力学行为具有良好的预测能力。     

融化巧克力浆料流变特性的实验研究

对融化巧克力浆料进行了实验研究,揭示了其假塑性和触变性．并根据实验结果得到了融化巧克力浆料的全流变本构方程．     

宏微观渐进展开损伤本构模型及其在碳纤维增强复合材料中的应用

基体开裂、纤维拔出、界面剥离等是碳纤维增强复合材料常出现的局部各向异性损伤现象,这些损伤逐渐扩展,削弱了材料的强度和刚度,影响材料的承载能力.对此利用宏微观摄动理论对位移进行双范围渐进展开,在微观位移中引入损伤应变,通过计算损伤应变集中因子,得到了含损伤的均质化损伤弹性常数(宏观有效刚度矩阵),用平均法和混合法检验了无...