数字散斑相关法研究镍钴基高温合金中的PLC效应

作为航空发动机涡轮盘用新型材料,镍钴基变形高温合金在300～600℃温度区间内拉伸时会产生Portevin-Le Chatelier (PLC)效应.本文采用数字散斑相关方法,研究了镍钴基变形高温合金在400℃下拉伸变形过程中伴随PLC效应出现的应变局域化现象,即PLC带.实验结果表明,PLC带内的应变比试件平均应变大一个数量级,而带外部分应变接近于零.同时还观察到了带外部分的弹性收缩现象,即出现应变为负的区域.在拉伸全程中,PLC带与拉伸轴方向成约60°的夹角.PLC带的宽度均为4～4.5 mm,远大于试件最小尺寸(厚度),这一点与铝合金中的带宽与试件最小尺寸相近这一现象截然不同.     

白光散斑相关法多尺度分析Portevin-Le Chatelier剪切带变形

在适当的温度、应变率或预变形下,合金材料的拉伸试验中,将会出现伴随雪崩式剪切变形带的锯齿形塑性失稳、即PLC(Portevin-Le Chatelier)效应。本文利用图像相关求位移场的方法,对恒定加载应变率下(10-4/s),拉伸铝合金(A2017)试件时出现的PLC效应从宏观剪切带变形到微观晶粒变形等多尺度进行了观察和定量化的分析。通过对PLC效应发生时采集的试件表面的白光散斑图进行相关运算,得到试件表面剪切变形区域各点的精细位移,并在此基础上计算出剪切带区域的应变分布及剪切带的宽度。实验结果显示,当PLC效应发生时,剪切带区域的应变曲线呈台阶型,带的前后边缘应变梯度较大,中间近似呈平台状,带外区域应变值接近零,塑性拉伸变形主要集中在带内。     

定量测量微区变形场的数字散斑方法

本文应用数字散斑方法,对高倍放大的扫描电镜系列照片进行定量测试分析,以解决微米或更小量级区域的变形场的定量测量问题.对源于文献[5]的疲劳裂纹扩展系列照片的初步测量结果证实了上述方法的可行性.     

变形测量中的数字散斑相关搜索方法

本文用仿射变换阐述了数字散斑相关方法的基本原理,通过分析散斑位移及其导数对物体变形前后散斑图的相关性的影响,对相关算法作了简化,提出了相关搜索方法.典型的实验证实了该方法的可行性,同时就散斑颗粒尺寸、子区大小对相关识别的影响等问题进行了讨论,初步给出了相关计算的有关最佳参数.     

应用微相关技术研究裂端弹塑性变形

测量裂端附近区域的弹塑性变形，对于研究材料的损伤或微裂纹的产生，获得材料早期的损伤信息，为预防宏观裂纹的产生及扩展具有十分重要的意义。本文用A3钢材料制作边缘带裂纹的显微拉伸试件，试件表面进行了金相处理。试件是用由计算机控制的显微拉伸台进行加载试验。在加载过程中，利用环境扫描电镜对裂端附近的显微结构进行原位观察以及扫描记录。应用数字散斑相关技术对扫描电子显微镜记录的显微结构图进行分析处理，求出裂端附近的弹塑性变形。借助扫描电子显微镜，不仅可以定性观察应力集中区微裂纹的萌生及扩展过程，还可以结合数字散斑相关技术，对微区内的弹塑性变形进行测试，是研究微区域内材料变形的一个有效手段。     

应用微相关技术研究裂端弹塑性变形

测量裂端附近区域的弹塑性变形,对于研究材料的损伤或微裂纹的产生,获得材料早期的损伤信息,为预防宏观裂纹的产生及扩展具有十分重要的意义.本文用A3钢材料制作边缘带裂纹的显微拉伸试件,试件表面进行了金相处理.试件是用由计算机控制的显微拉伸台进行加载试验.在加载过程中,利用环境扫描电镜对裂端附近的显微结构进行原位观察以及扫描记录.应用数字散斑相关技术对扫描电子显微镜记录的显微结构图进行分析处理,求出裂端附近的弹塑性变形.借助扫描电子显微镜,不仅可以定性观察应力集中区微裂纹的萌生及扩展过程,还可以结合数字散斑相关技术,对微区内的弹塑性变形进行测试,是研究微区域内材料变形的一个有效手段.     

白光DSCM方法用于岩石变形观测的研究

本文分析了白光DSCM（数字散斑相关测量）方法用于岩石材料表面变形观测的可行性及优越性，并根据岩石材料变形的特点将普通DSCM方法进行改进。DSCM方法应用于岩石变形观测中，使观测过程得到简化，同时有助于解决岩石力学中一些难题。文中的实验结果证实了该方法的可行性和优越性。     

岩石变形破坏局部化的白光数字散斑相关方法研究

本文采用白光数字散斑相关方法研究了岩石的变形局部化,通过实验测定了煤岩变形局部化的开始时刻、演经过程及局部化带的宽度,本文的测试结果为研究岩石变形非均匀演化过程及岩石细观本构参数的测定打下了基础。     

高速DSPI研究PLC剪切带成核演化过程

在适当的温度、应变率和预变形下,合金材料的拉伸试验中,将会出现伴随应力锯齿形跌落的雪崩式剪切变形带,即PLC(Portevin-Le Chatelier)效应。本文利用高速(1000 fps)数字散斑干涉法(DSPI),对不同加载应变率下,铝合金(LY10)试件中出现的连续(A-type)、间断(B-type)传播和随机(C-type)出现的三种PLC剪切带的瞬态成核与演化过程进行捕捉,通过对捕捉的试件表面系列散斑干涉图进行顺序相减处理,得到试件表面变形过程中位移的分布和演化系列条纹图。实验结果显示,对应于三种类型的剪切带,有两种主要的成核演化形式:1.A型剪切带的主要成核形式为先形成一个在观察平面上与拉伸轴方向成60°角并且横跨试件宽度的窄带,伴随着应力下落,剪切带开始沿自身宽度方向高速扩展达到最终宽度;2.对应于B、C型剪切带,先在观察平面上试件的一侧形成沿与拉伸轴方向呈60°角、长度约为最终长度一半的窄带。随着应力下落,带的前沿开始向试件的另一侧面沿自身长度方向传播,在传播过程中带逐渐沿自身宽度方向膨胀。带的前沿贯穿试件后,带开始高速膨胀,导致雪崩式剪切变形发生。     

利用动态DSPI及其时域位相分析研究Portevin—Le Chatelier滑移带

Portevin—Le Chatelier(PIC)效应是一种典型的塑性失稳现象，我们提出了一种新方法对合金材料中的PIC效应进行直接的观察和定量化的研究，这种方法的原理基于干涉散斑图样的位相差是一个与时间相关的单调函数，当PIC效应发生的时候，干涉散斑图序列被高速采集记录下来进行时域位相分析，同时通过动态散斑干涉法补偿位移，利用这种方法可以得到PIC滑移带及周围区域沿拉伸方向的位移分布并估算由滑移引起的试件的伸长。     

Al-Mg合金中析出强化相对Portevin-Le Chatelier效应的影响

Portevin-Le Chatelier(PLC)效应作为广泛存在于各种合金材料中的重要塑性失稳现象一直受到研究者的广泛关注。本文对镁原子质量百分含量分别为2.5%和5%的两种铝合金-国标LF2和LF5铝合金进行宏观拉伸实验和透射电子显微镜观察实验。通过宏观和微观实验结果的对比分析表明,由于LF5合金中作为溶质的Mg原子的含量相对于LF2合金成倍增加导致析出相颗粒数量也成倍增加,进而引起PLC效应在强度和加工硬化时间的倍增,这些对应关系表明Al-Mg合金中析出相颗粒是产生并影响PLC效应的重要因素。实验结果显示虽然析出相颗粒数量在多方面影响PLC效应,但是对其飞行时间的影响却微乎其微。     

Al-Cu合金Portevin-Le Chatelier效应的多重分形分析

区别于传统的非线性动力学的吸引子结构分析,本文采用多重分形分析的研究方法讨论不同加载应变率条件下Al-Cu合金Portevin-Le Chatelier效应的多重分形特征,以揭示控制不同带型的内在动力机制。结果表明不管是哪种带型,都在一定尺度上存在着多重分形结构;同时发现B带的应力信号的均匀性高于A、C带,这反映了随着加载应变率的降低,动力系统由自组织临界性经拟周期状态过渡到混沌状态。     

A1-Mg合金中析出强化相对Portevin—Le Chatelier效应的影响

Portevin—Le Chatelier（PLC）效应作为广泛存在于各种合金材料中的重要塑性失稳现象一直受到研究者的广泛关注。本文对镁原子质量百分含量分别为2．5％和5％的两种铝合金一国标LF2和LF5铝合金进行宏观拉伸实验和透射电子显微镜观察实验。通过宏观和微观实验结果的对比分析表明，由于LF5合金中作为溶质的Mg原子的含量相对于LF2合金成倍增加导致析出相颗粒数量也成倍增加，进而引起PLC效应在强度和加工硬化时间的倍增，这些对应关系表明A1-Mg合金中析出相颗粒是产生并影响PLC效应的重要因素。实验结果显示虽然析出相颗粒数量在多方面影响PLC效应，但是对其飞行时间的影响却微乎其微。     

Al-Mg合金中析出强化相对Portevin-LeChatelier效应的影响

Portevin-Le Chatelier(PLC)效应作为广泛存在于各种合金材料中的重要塑性失稳现象一直受到研究者的广泛关注.本文对镁原子质量百分含量分别为2.5%和5%的两种铝合金-国标LF2和LF5铝合金进行宏观拉伸实验和透射电子显微镜观察实验.通过宏观和微观实验结果的对比分析表明,由于LF5合金中作为溶质的Mg原子的含量相对于LF2合金成倍增加导致析出相颗粒数量也成倍增加,进而引起PLC效应在强度和加工硬化时间的倍增,这些对应关系表明Al-Mg合金中析出相颗粒是产生并影响PLC效应的重要因素.实验结果显示虽然析出相颗粒数量在多方面影响PLC效应,但是对其飞行时间的影响却微乎其微.     

Influence of precipitation on the Portevin-Le Chatelier effect in Al-Mg alloys

In the alloy with solute content higher than the limiting solubility, the solute atoms that have failed to dissolve will precipitate from the solid solution and form precipitations. In this study, the Portevin-Le Chatelier (PLC) effects in annealed 5456 and 5052 aluminum alloys with different precipitation contents have been investigated under different applied strain rates. The results suggest that precipitations have significant effect on the PLC effect and the more the precipitations are, the greater the influence is. Furthermore, the solute diffusion is pipe diffusion in 5052 alloy with lower precipitation content. However, for 5456 alloy with higher precipitation content, the diffusion is no longer the case but more complex.     

应用数字散斑相关技术研究缺口根部高温疲劳变形

应用数字散斑相关技术研究了耐热合金试件在450°环境中缺口根部的弹塑性变形及其与疲劳循环次数的相关性。疲劳试验在单边带缺口的拉伸板状试件上进行。试件由耐热合金GH4169材料制成,试件表面预先通过离子溅射法制作了离散的金粒散斑图。试验采用逐级循环加载和疲劳循环加载交替的方式进行。首先进行逐级循环加载,将最大载荷Pmax平均分成8级,由0逐级加载至最大载荷,再由最大载荷逐级卸载至0;同时由图像系统半自动地、连续同步地采集系列散斑图。然后按0→Pmax→0加载方式,连续进行250次疲劳循环加载。逐级循环加载和疲劳循环加载不断交替,直至疲劳断裂。利用数字散斑相关技术计算出缺口根部的弹塑性应变,进而求出缺口根部应变、名义迟滞回线面积及斜率与疲劳循环次擞的相关性。试验结果对于耐热合金材料的疲劳寿命研究很有意义。     

大变位时物体变形测量的相关性恢复方法

本文提出根据白光散斑图像数据模拟刚体位移复位的相关性恢复方法，以解决物体大变位情况下的变形测量问题