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相似文献
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1.
高速列车运行过程中车轴可能遭受不同程度的冲击载荷作用,导致车轴的结构损伤与破坏,从而影响列车运营安全和服役寿命.因此,明晰冲击载荷下车轴材料的力学响应和变形损伤行为,对高速动车组车轴的运维与设计具有重要意义.论文研究了DZ2车轴钢在中应变率(0.1~100 s-1)拉伸条件下的力学性能和微观结构演变,揭示了DZ2车轴钢的变形与失效机理,构建了可准确描述DZ2车轴钢力学响应行为的Zerilli-Armstrong模型.结果表明,位错滑移和韧性断裂是DZ2车轴钢塑性变形和失效的主要机制,但由于位错运动状态的改变,其强度的应变率依赖性在不同应变率范围内存在较大差异.当应变率低于10 s-1时,DZ2车轴钢内的位错密度低,位错运动阻碍作用小,其强度不会随应变率增加而显著变化,具有低的应变率敏感性;而在应变率超过10 s-1后,DZ2车轴钢内的位错密度大幅度增加,位错运动速率加快,位错短程作用增强,从而增大了材料的变形抗力,材料的强度随应变率增加而增大,表现出显著的应变率强化效应,应变率敏感性也明显提高.与实验数据相一致,Zeri...  相似文献   

2.
颗粒增强铜基复合材料因具有极高的强度和弹性模量, 优异的导电、导热性能和抗磨损能力, 被广泛应用于航天航空、汽车、电子工业等领域. 第二相强化是其主要的强化方式, 其通过合金中弥散的微粒阻碍位错运动, 可有效提高金属材料的力学性能, 提高其服役安全. 针对该问题本文采用三维离散位错动力学(three-dimensional discrete dislocation dynamics, 3D-DDD)方法, 对微尺度颗粒增强铜基复合材料进行了微柱压缩模拟, 分析了位错与第二相颗粒交互作用对材料力学响应的影响, 揭示第二相颗粒强化的微观机理. 本研究将第二相颗粒视为位错不可穿透的球形微粒, 采用位错绕过机制模拟颗粒与位错的交互作用过程. 通过调控滑移面相对于第二相颗粒中心的距离发现: 屈服应力和应变硬化率均随距离的增大而减小. 研究也发现Schmid因子越高的滑移系, 屈服应力越低, 后续应变硬化率越低. 多位错与颗粒交互作用的模拟发现, 同一滑移面中位错间的反应和不同滑移系中位错的交互作用可能是导致屈服应力和应变硬化率降低的关键.   相似文献   

3.
钒合金(V-Cr-Ti)作为潜在重要的聚变反应堆用结构材料, 近年来受到广泛的关注. 为了研究 V-5Cr-5Ti 合金不同应变率压缩下的应变硬化行为, 特别是孪生对塑性变形的影响, 以位错密度和孪晶演化为基础, 建立了该合金的应变硬化模型. 模型中考虑了孪晶中的位错滑移对材料塑性应变的贡献. 模拟结果表明, 由于孪生诱发塑性, 从而使动态压缩时的位错密度小于准静态加载时的, 这使得 V-5Cr-5Ti 合金在动态压缩时的应变硬化率比准静态加载时的小. 当孪晶形成后, 位错滑移引起的塑性应变率随应变增大而增大, 并逐渐接近加载应变率, 而孪生引起的塑性应变率则随应变增大而减小.  相似文献   

4.
利用带有温度调控系统的SHPB实验装置测定了0Cr17Mn5Ni4Mo3Al不锈钢在3种应变率(300、1 000、2 700 s-1)、4种环境温度(25、300、500和700 ℃)下的应力应变关系;在液压伺服材料试验机(MTS)上进行了3种温度下的准静态(0.0005 s-1)压缩实验。实验结果表明:该不锈钢有明显的应变率强化效应和温度软化效应,并且随着环境温度的升高,应变率强化效应减弱。对Johnson-Cook模型进行了修正,考虑了冲击过程中绝热温升引起的软化效应。修正后的Johnson-Cook模型与实验结果吻合较好。  相似文献   

5.
为提高炮钢材料在较高冲击作用下的动态力学性能,采用等离子淬火技术对炮钢材料进行表面处理,并使用分离式霍普金森压杆(SHPB)系统对原始炮钢材料与等离子淬火后的炮钢材料进行对比分析,方法为对两种试样在试验前后的长度压缩量以及二者在不同应变率下的动态应力-应变曲线进行比较。结果表明,随着应变率的增加两种试样的应力-应变关系、屈服强度都有不同程度的强化效应,都表现出一定的应变率敏感性;在相同气压下两种试样在长度方向上都产生了一定的塑性变形,但淬火试样的压缩量明显小于原始试样。并且气压相同时试样经过等离子淬火后其抗冲击性能有显著提升,具体表现为应变与应变率降低,屈服强度与极限强度升高。  相似文献   

6.
描述大应变率范围下材料响应的粘塑性本构模型   总被引:3,自引:0,他引:3  
以位错动力学理论中的Orwan和Gilman关系为基础建立描述率相关材料非弹性响应的基本方程,选择材料准静态实验的单轴响应作为强化演化的规律,并考虑应变率敏感程度随变形产生变化的特性,建立了适用于大应变率范围内率相关材料的统一型粘塑性本构模型。对铝1100-0在应变率范围10-5~104s-1内产生的有限塑性应变的单轴响应进行了理论预测,与Khan和Huang[1]的实验数据及模型预测结果进行了比较,结果表明本文模型具有较高的预测精度,在高应变率和较大应变下不容忽视率敏感参数随变形的变化。  相似文献   

7.
在20℃~800℃的温度范围和10-3~104s-1的应变率范围内,采用电子万能试验机和分离式霍 普金森压杆,对淬硬45钢(45HRC)分别进行准静态实验和动态压缩力学性能实验,得到应力应变曲线。结 果表明:淬硬45钢的流动应力对应变率敏感性一般,但表现出较强的温度敏感性,随着应变率的增大而增大, 随着温度的升高而降低。采用以高斯函数表示温度效应的改进Johnson-Cook本构方程拟合了淬硬45钢在 高应变率和高温条件下的本构关系,拟合曲线与实验数据吻合较好。  相似文献   

8.
在293~873 K的环境下,采用分离式霍普金森杆装置对高氮钢试样进行了102~103 s-1应变率下的动态加载实验。结合准静态实验结果,分析了应变率和温度对材料塑性流动特性的影响。结果表明:高氮钢的动态力学行为具有很强的应变率敏感性和温度敏感性。当应变率达到400 s-1或更高时,流动应力随应变率的增加显著升高;在同一应变率下,流动应力随温度的降低明显升高。研究了温度和应变率耦合效应对材料塑性行为的影响,得出温度软化效应在高氮钢高温动态塑性变形中起主导作用。基于经典的Johnson-Cook(J-C)模型,通过对实验数据的分析,得出了高氮钢材料的修正J-C本构方程,经验证修正J-C方程预测结果与实验结果吻合。  相似文献   

9.
通过原位电子背散射衍射(EBSD, Electron backscatter diffraction)和数字图像相关(DIC, Digital image correlation)技术,对孪晶诱导塑性(TWIP, Twinning induced plasticity)钢拉伸过程中的非均匀形变进行研究。结果发现,拉伸应变不均匀,应变集中于高角度晶界与大晶粒内部。滑移带的开启并不完全遵从斯密特(Schmid)定律,且滑移带与晶界作用明显。非均匀变形导致晶粒的取向梯度增大。研究表明,TWIP钢在拉伸过程中,出现明显非均匀形变现象,非均匀程度随着变形的增大而降低,且降低速率逐渐减小,应变超过12%后非均匀程度趋于稳定,但其值相对较大导致TWIP钢在应变较大时(15%),非均匀变形现象依然明显。滑移带容易在高角度晶界处产生集中,在低角度的晶界处穿过晶界。晶粒内各区域不同的变形量造成晶格朝不同方向旋转,或者朝同一方向旋转不同的角度而形成较大的取向差,且随着应变的增加而增加。非均匀变形主要是由斯密特因子(Schmid factor, SF)的大小、晶粒内滑移带可滑移的长度、滑移带间的相互作用和晶界对滑移带阻碍强度等因素共同影响。  相似文献   

10.
在旋转盘冲击拉伸实验装置上,利用金属材料自身的导电特性,对试样施加电流.使其在电流作用下发热,实现自加热,形成了试件快速加热而波导杆温升很小的金属材料的动态高温高应变率拉伸实验技术.应用该实验技术获取了45 #钢从室温到1000℃温度范围和应变率650s-1时的材料动态拉伸应力—应变曲线.实验结果表明,45 #钢具有明显的热软化效应,其流动应力和屈服应力随温度的升高而降低.  相似文献   

11.
论证并探讨了地震动诱发滑坡体启程剧动的机理。研究认为, 地震动对滑坡形成的影响, 主要是通过坡体波动振荡来产生; 坡体波动振荡在斜坡岩土体变形破坏过程中产生三种效应: 累进破坏效应、启动效应和启程加速效应; 并以骆驼岭滑坡为例, 采用离散元对斜坡在地震作用下的变形破坏过程进行数值模拟分析, 得出了一些既有理论研究意义, 又有实际应用价值的论断。  相似文献   

12.
论工程地质模型——涵义、意义、建模与应用   总被引:2,自引:0,他引:2  
许兵 《力学学报》1997,5(3):199-204
本文重点论述了工程地质模型。阐明了工程地质模型的概念与涵义、阐述了建模的依据与方法;探讨了其应用的范畴与要点;尤其充分论述了工程地质模型的学科意义与深远影响。工程地质模型是条件研究的归宿, 是分析、计算与评论的基础。  相似文献   

13.
Two problems will be studied in this contribution. First, we analyse some phenomena which take place in a laminated solid and are caused by a fluctuation of time-dependent boundary tractions. Second, we investigate the transient effect of initial displacement fluctuations on the behaviour of a laminate. To solve the above problems we propose a new macroscopic 3D model for investigations of initial-boundary value problems in elastodynamics of a laminated medium.  相似文献   

14.
Direct numerical simulations were conducted to investigate the behavior of heavy particles in homogeneous isotropic turbulence. The present study focused on the effect of particle inertia and drift on the autocorrelations of the particle velocity and the fluid seen by particles and the dispersion characteristics of particles. The Lagrangian integral time scale of particles monotonically increased as the magnitude of the particle response time increased, while that of the fluid seen by particles remained relatively constant; it reached a maximum when the particle response time was close to the Kolmolgorov time scale of the flow. Particle dispersion increased as the particle inertia increased for small particles, while for larger particles, it decreased as particle inertia increased; particle eddy diffusion coefficient was maximal, and greater than that of the fluid by about 30%, at the preferential concentration. The concentration field of the particles with τp/τk≈1.0 showed that particles tend to collect in regions of low vorticity (high strain) due to preferential concentration. As the drift velocity of a particle is increased it crosses the paths of fluid elements more rapidly and will tend to lose correlation with its previous velocity faster than a fluid element will. And the correlation of particle velocities along the drift direction is more persistent than that perpendicular to the direction of drift. Simulations also showed that the continuity effect and the crossing-trajectory effect are weakened for particles with infinite inertia.  相似文献   

15.
滑坡地下水作用研究与防治工程实践   总被引:2,自引:0,他引:2  
张作辰 《力学学报》1996,4(4):80-85
本文从滑坡研究的现状出发, 结合滑坡防治工程的实践, 强调了滑坡地下水作用研究的重要性, 并就滑坡地下水研究所面临的主要问题对当前主要研究方向提出了建议。  相似文献   

16.
微电子机械系统中的若干固体力学问题   总被引:7,自引:0,他引:7  
简述了微电子机械系统若干固体力学问题研究的现状,包括:微构件材料的基本力学性能;微构件的力学分析与计算;微系统的失效分析研究;微系统的驱动等,并阐述了微系统力学问题中涉及的表面效应和尺度效应,提出了微系统多类型力作用,多种因素交叉,多学科耦合,非线性突出的特点和研究方向。  相似文献   

17.
陶瓷材料相变增韧尺寸效应的力学分析   总被引:1,自引:0,他引:1  
利用计及相剪切效应的陶瓷材料本构关系和裂尖场的双参数表达式对平面应变Ⅰ型裂纹定常扩展过程进行渐近分布。基于渐近场和能量积分,得到韧性增值的估算公式,并且根据数值结果和实验现象进一步讨论相变剪切塑性和应力非奇异顶的影响。  相似文献   

18.
电磁弹性复合材料双圆柱夹杂问题   总被引:5,自引:0,他引:5  
张敬周  王旭  仲政 《力学季刊》2002,23(3):373-379
研究了双圆柱压电夹杂嵌于无限大压磁基体中的力学问题,获得了基体受到无究远处电,磁,力载荷作用下的解析解。利用复变函数呆角变换和解析延拓,以及圆环域内的洛朗级数展开和Cauchy积分公式等得到了基体和两个夹杂中的复位势。由所获得的复位势继而得到了应力,电位移和磁通密度等物理量的解析表达式。并给出了算例分析,以此来表明夹杂对系统电磁弹性耦合行为的影响,以及验证所得解的正确性和实用性。  相似文献   

19.
脊状表面减阻机理研究   总被引:2,自引:1,他引:1  
针对脊状表面流场的特点,通过实验测量和数值模拟的方法对脊状表面微观流场进行了深入研究,获得了脊状表面湍流边界层的时均速度分布曲线、湍流度分布曲线和微观流场结构.为了得到脊状结构对壁面物性的影响,对脊状表面进行了疏水性测试,获得了液滴在脊状表面上的表观接触角,并通过水洞试验验证了脊状表面的减阻效果.研究表明,与光滑表面相比,脊状表面微观流场结构中存在"二次涡",近壁区的黏性底层厚度比平板的要厚得多,湍流度显著降低,且脊状表面表现出明显的疏水性.由此提出了基于壁面隔离效应、增大湍流阻尼效应和改变壁面物性效应的减阻机理.  相似文献   

20.
Comp.B复合炸药动态压缩力学性能和本构关系的研究   总被引:5,自引:0,他引:5  
韩小平  张元冲 《实验力学》1996,11(3):303-315
本文利用自制的含能材料变温动态压缩实验装置,采用准静态应变速率(10-4/s)和中等应变速率(3/s),对国产复合炸药Comp.B进行了动态压缩实验。测试了Comp.B在不同温度、不同应变速率条件下的杨氏模量、断裂强度等力学性能参数。实验结果证明,Comp.B具有明显的应变率相关和温度效应。采用Johnson提出的温度、应变率相关的本构模型,根据实验数据拟合了Comp.B材料的本构关系,分析表明该本构模型可以很好地描述材料的应变率和温度效应。这些基础研究为含能材料动态力学性能的研究和炸药早爆机理的理论分析提供了依据。  相似文献   

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