冲击载荷下剪切断裂研究

利用Hopkinson压杆技术对单边平行双裂纹试样倒向加载，在较大的加载率范围，对Ti6Al4V钛合金和40CrNiMoA两种材料的动态剪切断裂行为进行了研究．实验结果表明：存在两类韧性剪切断裂模式，即常规的韧性剪切型断裂和绝热剪切断裂．常规剪切型断裂模式的断裂韧性KⅡd随加载率的提高而增大，而绝热剪切型的断裂韧性KⅡd则随加载率的提高而减小，并且，当加载率增大至某一临界值时，常规的韧性剪切断裂模式将转变为绝热剪切断裂破坏模式．     

钨合金和钛合金绝热剪切破坏研究

介绍了中国科学技术大学在钨合金和钛合金的绝热剪切变形和破坏研究方面的工作．对截头圆锥形和预扭斜切圆柱形钨合金试件进行了分离式Hopkinson压杆试验，通过微观观察和数值模拟分析了试件中剪切失稳和绝热剪切带形成的机理，发现钨合金的细观结构和试件的应力状态对绝热剪切带形成的敏感性和位置有重要影响．通过钛合金板的冲塞实验研究了绝热剪切和动态破坏的联系，发现由于沿剪切带的孔洞形核和合并过程而出现断裂，最后导致冲塞，所有这些情况下，绝热剪切带在裂纹形成和扩展中起支配作用，正是绝热剪切带造成了试件的动态断裂．     

基于数字图像相关方法的不锈钢内部缺陷检测研究

不锈钢材料内部缺陷检测是无损检测领域的研究热点和难点之一,尤其对微小和闭合裂纹的检测.本文提出了一种基于数字图像相关方法的应变集中缺陷识别方法,即对试样表面采用曝光灯进行辐射加热,利用数字图像相关方法定量分析试样表面应变场,通过试样表面高应变区域的表征,实现对金属内部裂纹的检测.结果表明,该方法可以在试样加热过程中表征不锈钢内部裂纹,其有效检测深度可达3.71 mm.     

GCr15马氏体钢剪切试样断口局部熔融研究

本文采用开45?缺口剪切压缩试样, 比较研究GCr15马氏体钢在准静态压缩和高速冲击下样品断裂面的温升机制. 结果显示两种加载状态的断口上都发现了大量的局部熔融, 说明温升均超过1500℃. GCr15马氏体钢的塑性很低, 然而在剪切应力主导的试样上, 两种加载的剪切面均发生了很大塑性应变. 试样断裂瞬时所释放的能量以及裂纹面间的大滑移摩擦导致局部温升超过熔点. 分析结果表明, 两种加载模式下产生的熔融物均由残余奥氏体和孪晶马氏体组成. 受热的影响, 熔融物下面的基体组织经历了动态再结晶, 从而形成马氏体和奥氏体等轴晶. 因此,在剪应力主导的应力状态下, 马氏体钢的剪切断裂机理与加载速率无关, 高速冲击与准静态加载下的断裂模式和机理没有本质区别. 断裂瞬间产生局部温升促使材料熔融, 这是该材料剪切断裂的特性. 本文结论对GCr15马氏体钢剪切主导断裂机理的认识有重要意义.     

冲击荷载下C型G550冷弯钢的断裂机理研究

以C型G550薄壁冷弯钢构件为研究对象, 通过材料在不同应变率下的拉伸实验和数值模拟数据得到Johnson-Cook (J-C)本构模型和Johnson-Cook失效模型参数. 通过Abaqus软件模拟了不同冲击荷载作用下C型冷弯钢构件撕裂破坏的全过程, 利用落锤装置轴向冲击试验进行对比, 其实验结果与有限元数值模拟结果有良好的一致性. 此外, 对冲击试样撕裂断口进行微观形貌分析, 得到构件的断裂机理. 结果表明: 随着冲击速度的提高, 冲击力对构件的加载时间增加, 构件需要较大的塑性变形来吸收冲击能量; 冲击速度越高, 裂纹扩展功所占吸收冲击能量的比例越大, 显示出高速下裂纹扩展的能力越好; 冲击速度较高时, 以脆性断裂为主, 断口出现解理面, 甚至在高速变形时发生了绝热剪切破坏.     

2种不同相容剂的PP/PA共混高聚物动态损伤演化的模量表现

对含2种不同相容剂的PP／PA共混高聚物试样进行了高应变率冲击试验,以冲击后试样的模量变化来表征损伤演化,借助于“损伤冻结”的方法来控制总应变,分别得到了其损伤值随应变及应变率变化的曲线．试验表明,共混高聚物的损伤发展存在一个应变阈值(大约在4％-6％之间);超过阈值后,损伤值随应变和应变率的升高均有所增加,其中应变增加对其损伤发展的影响占有主导地位,相比而言,112^#(以PP—g—MAH为相容剂)比113^#(以TPE—g为相容剂)的损伤演化更为迅速．     

增容剂对PP/PA共混体系动态力学性能的影响

采用2种不同的增容剂对PP／PA共混体系进行增容：PP与马来酸酐的接枝共聚物PP—g—MAH和接枝改性的热塑性弹性体TPE—g．并对它们应变率从10^-4s^-1到100s^-1范围内的力学性能进行了研究．试验结果表明：采用PP—g—MAH作增容剂的PP／PA两元体系，在高应变率冲击条件下，界面损伤演化加速，应变约6％时即发生宏观应力应变曲线软化，应变率约2000s^-1，应变约23％时即发生剪切破坏．采用TPE—g界面相容剂的PP／PA两元体系，由于形成分散相为核，界面相容剂为柔性壳的核壳结构，在尼龙粒子及壳层的协同作用下，使该共混体系的韧性得到大幅度提高．该体系在应变率高于3500s^-1，应变约45％时才发生剪切破坏．断裂时单位体积吸收能量大幅度提高．     

材料微损伤在高速变形过程中的演化及其对率型本构关系的影响

材料在高速变形过程中常常伴有不同形式的内部缺陷或微损伤的演化。根据锆合金中孪晶演化，钛合金中绝热剪切带演化，以及铸镁合金、有机玻璃和水泥砂浆中微裂纹演化的实验观察，基于热激活机制，提出了同时依赖于应变率和应变的微损伤演化律，及相应的计及损伤弱化效应的率型本构关系。     

楔横轧42CrMo/Q235复合材料层合轴界面最大剪切应变的影响因素分析

对楔横轧42Cr Mo/Q235层合轴进行轧制实验和有限元分析,研究成形角、展宽角、断面收缩率、轧制温度对界面最大剪切应变的影响规律.结果表明:成形角、轧制温度对最大剪切应变影响不大,断面收缩率、展宽角对最大剪切应变影响较大;展宽角越大,界面两侧最大剪切应变差值越大;断面收缩率越大,界面两侧最大剪切应变差值越小.同时,在最大剪切应变变化不大的情况下,仍然有界面的结合与分离,因此,界面是否结合仅考虑最大剪应变是不充分的,还需综合考虑其他指标的影响.研究结果对楔横轧层合模具设计和揭示界面结合机制奠定了基础.     

动态剪切型断裂问题

就剪切型动态断裂中存在的破坏模式问题进行了分析讨论,并利用受侧向冲击加载的单边平行双缺口试样,对Ti6Al4V钛合金冲动动态断裂问题进行了实验研究,与经典断裂力学不同,对于不同的材料和不同的加载率条件,结构的剪切断裂分析必须注意区分所存在的3种可能的断裂模式和机制。通过裂尖塑性场及其在高加载率下的热粘塑性失稳的近似分析,给出了Ⅱ型裂纹体绝热剪切起裂的临界条件,理论预测与实验结果的物理现象相符。     

细观结构和应力状态对钨合金绝热剪切局部化的影响

用分段式Hopkinson压杆对两种不同的钨合金试件进行了冲击试验。一种为圆台形普通钨合金试件。另一种为经预扭的钨合金试件,两端面倾斜切割,以得到压剪复合载荷。研究发现微结构和应力状态对钨合金绝热发局部化有显著影响。通过扫描电镜和金相显微镜观察,对试件中剪切失稳和ASB形成的机理进行了分析。对圆台形试件中绝热剪切带的形成和发展还进行了有限元数值模拟。在两种试件中都发现,绝热剪切带（ASB）的形成和发展是试件最终破坏的原因。     

基于DIC方法的烧结钕铁硼弯曲试验研究

利用MTS万能材料试验机对烧结钕铁硼永磁材料进行了不同加载速度下的弯曲性能试验. 结合数字图像相关方法测得三点弯曲下烧结钕铁硼的抗弯强度和弹性模量, 得到了试样表面的应变分布云图和不同位置处的应变分布. 结合扫描电子显微镜对回收试样进行了断裂机理分析.     

焊接接头和U型试样中的氢分布

本文作者利用自行研制的激光测氢装置,测量了焊接接头和U型试样中的氢分布,并且推导了U型试样弯曲部分(塑性变形区)的应变、残余应力计算公式。结果表明:在焊接接头中,1.沿熔深方向上,氢分布是不均匀的。最高氢含量在熔合线附近;2.氢的具体分布情况,取决于焊缝金属和母材原始含氧量,以及金相组织。在U型试样中,1.计算应变的公式和应力公式可以用来计算无明显反弹的U型试样弯曲部分的应变量和残余应力值。1Cr18Ni9Ti(C.R.)钢的F=990MPa、n=0.146;2.氢分布明显受应力和应变的影响。应力、应变值愈大,含氢量愈高。     

汽车发动机盖高速冲击变形精密测量方法的研究

为了测量发动机盖在高速冲击情况下的变形,基于分体式双目高速相机标定方法的原理,提出一种适用于发动机盖在高速冲击情况下的变形精密测量方法.针对发动机盖在受到外界高速冲击过程中,发动机盖变形复杂导致难以测量其变形准确值的问题,设计一套实验装置并制作实验试样,在发动机盖的内侧喷涂数字散斑.实验试样发动机盖受到高速冲击产生变形,通过实验装置中的双目高速相机动态测量检测实验试样的变形并记录数据,得到单点应力应变曲线走向趋势图及应力应变场分布云图.实验结果表明,受冲击点变形量前期大幅上升至45.03 mm,后期产生波动最终趋于5.00 mm;受冲击点应变量大幅上升至0.92%后产生波动最终趋于0.78%,结果表明本文的测量方法在高速冲击变形的精密测量上的有效性.     

三值绝热门控串行数值比较器设计

通过对数值比较器、多值逻辑电路和绝热电路工作原理及结构的研究,提出一种新型的三值绝热门控高位先行串行数值比较器设计方案.该方案利用电路三要素理论,分别推导出构成三值绝热门控串行数值比较器的三值绝热文字电路和一位三值绝热数值比较器的元件级函数表达式及相应的电路结构.PSPCIE模拟结果表明,所设计的电路逻辑功能正确,具有绝热电路能量恢复的特点,将其与传统三值CMOS高位先行串行比较器相比,平均节省功耗约90%.     

不同应变率下玻璃态高聚物非线性屈服后行为的唯象本构定律

基于描述高温下金属行为的方法并经过修改状态变量本构方程，本研究提出一个无定形高聚物的粘塑性行为的模型．该模型包括了应变率敏感性效应，应变软化效应和应变硬化效应．在不同应变率和低于玻璃态转变温度(Tg)范围内，利用已发表的单轴试验的实验数据给出了一个确定模型参数的方法。数值算法表明该模型能较好预示屈服后的本征软化以及随之而产生的渐进定向硬化，尤其是对无定形玻璃态高聚物．     

基于绝热多米诺逻辑的三值移位寄存器设计

通过对三值移位寄存器和绝热多米诺电路的研究,提出了一种具有左移右移并入并出功能的三值绝热多米诺移位寄存器的设计方案.首先根据开关信号理论设计了具有复位功能的三值绝热多米诺D触发器,实现寄存器移位寄存功能;然后设计了具有数据选择功能的T运算电路,此电路具有3种切换功能;最后在此基础上进一步设计了4位三值绝热多米诺移位寄存器,实现三值绝热多米诺移位寄存器的级联.经HSPICE仿真验证,所设计的电路具有正确的逻辑功能及显著的低功耗特性.     

不同剪跨比下陶粒混凝土叠浇梁抗剪性能试验研究

简支梁受压区采用普通混凝土, 受拉区采用陶粒混凝土, 可充分利用普通混凝土的高抗压强度及陶粒混凝土良好延性及自重轻的优点, 实现二者有机结合. 通过设计制作3根底部采用陶粒混凝土, 上部采用普通混凝土, 剪跨比分别为1.3、1.9、2.5的叠浇梁, 和1根剪跨比为1.9的全陶粒混凝土梁进行抗剪性能试验, 分析叠浇梁在荷载作用下的整体工作性能与破坏特征, 研究不同剪跨比对叠浇梁抗剪极限承载力、变形、最大斜裂缝宽度、纵筋应变和箍筋应变的影响. 结果表明: 所设计的叠浇梁叠浇结合面整体工作性能良好; 随着剪跨比的增大, 跨中挠度和最大斜裂缝宽度增大; 达到极限荷载时, 纵筋均未屈服, 剪跨区箍筋屈服, 4根简支梁均发生典型的剪切破坏.     

铁电共聚物P(VDF-TrFE)介电特性研究

利用最小二乘法,对辐照改性后P(VDF-TrFE)薄膜试样的介电常数谱进行v-F关系模拟,得出该材料具有与自旋玻璃体系及弛豫铁电体类似的性质．同时研究了其冻结温度随加工和辐照条件变化的规律．研究结果表明,通过适当选择加工和辐照条件,可以满足不同应用对铁电共聚物的要求．     

残余奥氏体含量对马氏体高强钢滑动磨损性能的影响

对3种不同残奥(RA)含量的马氏体高强钢进行干滑动摩擦磨损试验, 研究RA含量对其磨损性能的影响. 利用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪等对试验后的磨损表面及横截面显微组织进行表征. 结果表明, RA含量越高, 磨损表面越光滑, 摩擦系数和磨损率越小, 也即马氏体高强钢的耐磨性越好. 磨损引起的大应变使RA发生应变诱导马氏体相变, 导致硬度和硬化层厚度显著增大. RA含量最高的HT3试样的硬度提高了18.3%, 硬化层厚度达70μm. 相比RA含量低的试样, HT3试样表现出很好的耐磨性. 这是因为马氏体相变使硬度逐步增加, 抗裂纹萌生能力提高; 同时由于亚表面良好的韧性, 可延缓和阻止裂纹扩展, 使得点蚀和剥落不易形成. 因此, 要提高马氏体高强钢的耐磨性, 除了硬度要求外, 还需要考虑其亚表面韧性.