冲击载荷下灰口铸铁力学行为的率效应及其破坏特性

利用ＳＨＰＢ压杆及Ｉｎｓｔｒｏｎ液压伺服材料试验机对灰口铸铁从准静态（应变率１０＾－４ｓ＾－１）列冲击动态（应变率４＊１０＾３ｓ＾－１）进行了宏观与微观相结合的试验研究,得到了该材料在不同应变率下的应力－应变曲线。实验结果表明,灰口帮铁在塑性变形初期对应变率不敏感,随应变增大则具有一定的应变率硬化效应,但在更高应变率下随应变增大会出现反向应变率效应,这些特性与灰口铸铁源于片状石墨处内部微裂纹纹成核     

高聚物PMMA的受力变形行为与粘弹－塑性本构理论模型

对高聚物ＰＭＭＡ实验测定了不同（Ｔ，ε）的单轴加卸载循环的应力－应变曲线。讨论了应力促进热激活塑性变形的活化粘壶理论和塑性变形的发展规律。提出由ＳＬＳ或ＭＳ与活化粘壶作串联耦合的粘弹－塑性本构理论模型，给出了微分和积分形式的本构方程组，用于拟合求解加卸载循环的应力－应变曲线，获得良好吻合的结果。详细讨论了ＰＭＭＡ在加载过程中的受力变形行为，包括起始加载的粘弹性变形，ε＿ｖ和ε＿ｐ的互相挤占，屈服点，以及屈服后应变软化和硬化的抗衡过程。对应变软化－硬化效应提出一种新的起因于粘弹变形内禀滞后效应的理论解释，并定名为粘弹软化－强化效应。对所包含的粘弹变形成分，从Ｅ＿ｖ的移位因子和归一化应力－应变主曲线两方面，讨论了可能存在的率温等效关系。     

描述橡胶粘超弹性的一个本构模型

提出了一个粘超弹性本构方程用于描述在高应变率下的行为。本构模型由两个部分组成：一个表征准静态超弹性特性，另一个描述非线性应变率相关行为。其6个材料参量由实验数据拟合确定，基于这一材料模型，数值模拟橡胶垫片受冲击载荷的3维动态响应计算结果和实验记录是一致的。     

低阻抗多孔材料动态弹性模量和剪切模量实验测定

介绍了PVDF压电特性，讨论了用PVDF压电计直接测SHPB实验中试件两端面的应力－时间曲线。并以泡沫铝为例，说明了PVDF压电计能够解决低阻抗多孔材料SHPB实验技术难题。同时，采用在试件的轴向和周向粘贴应变片实测试件的初始段应变－时间曲线，由周向应变与轴向应变之比求得动态泊松比。取轴向实测初始段应变－时间关系再结合PVDF压电计实测到的试件初始段应力－时间关系消去时间参数，可得到试件应力应变关系的初始段，其斜率即为在高应变率下试件的动态杨氏模量，进而与泊松比计算求得动态剪切模量。     

压缩载荷作用下皮肤的生物力学特性

对皮肤组织在压缩载荷作用下的力学性能进行研究, 可为各类事故中对人体伤害的评估以及防护装置的设计提供一定的参考数据, 也可为皮肤替代品的研发提供重要的理论依据. 选用猪背部皮肤为实验材料, 分别进行低应变率压缩实验研究和霍普金森压杆实验研究, 得到皮肤组织低应变率压缩应力应变关系、压缩—松弛曲线以及高应变率下的应力—应变曲线. 结果表明: 皮肤组织有很明显的粘弹性特征, 尤其在很宽的应变率范围内, 应变率效应特别明显; 并通过超弹性模型与Maxwell粘弹性模型相结合的方式建立了皮肤的生物力学模型.     

国产航空有机玻璃在冲击载荷下的热粘弹性力学响应

本文以鸟撞高速飞机风档问题为背景,对国产航空有机玻璃3~#PMMA在从准静载荷的应变率(10~(-4)S~(-1))直到冲击载荷的高应变率(10~3S~(-1))范围,和环境温度从-60℃到+100℃范围内的力学性能进行了系统的实验研究,并建立了相应的非线性热粘弹性本构方程。理论预示与实验结果符合。另外还对3~#PMMA低温及高应变率冲击脆化现象进行了讨论,发现与这一现象相一致,3~#PMMA在高应变率冲击条件下的玻璃化温度有明显的提高。     

35CrMnSiA钢动态断裂韧度试验研究

利用电液伺服材料试验机和专门研制的加长摆杆测力冲击试验机，测定了35CrMnSiA钢动态断裂韧度KId，研究了不同尺寸试样满足平面应变状态的条件以及应变率对KId的影响．     

冻融循环周次对陶粒混凝土动态力学性能影响的实验研究

为了研究冻融循环周次对陶粒混凝土动态力学性能的影响, 对含有页岩陶粒体积分数为0%、15%、30%、45%的陶粒混凝土试样分别进行0、10、20、30和40次的冻融循环后SHPB动态压缩实验. 实验表明: 陶粒混凝土的动态力学性能随着冻融循环周次增加而弱化, 动态压缩强度随着应变率的增加而增大, 并给出了冻融循环周次对陶粒混凝土动态压缩强度的变化规律.     

对于常规与脉冲造型SHPB分析的讨论

对于用常规SHPB试验确定的材料一维应力动态压缩特性,提出直接考证方法：把确定的试件材料的一维应力本构关系嵌入SHPB试验的全过程数值模拟,基本上再现了实验的反射波和透射波.把由一维准静态及动态压缩试验结果所确定的镁铝合金本构关系嵌入常规SHPB试验的全过程数值模拟,结果表明,采用SHPB试验经典分析所估算的应力、应变、应变率与试件典型差分微元在试验过程中所经受的应力、应变、应变率基本一致.本文对镁铝合金的脉冲造型SHPB试验进行了数值模拟,使试件有相当长的历时处于近乎常应变率状态.因此,对于应变率敏感材料的SHPB试验,入射波造型设计是有意义的.     

PP/PA共混高聚物在冲击载荷下的热粘弹性力学响应

采用Instron1342液压伺服试验机和改进的SHPB技术对2种不同相容剂和重量比的4种PP／PA共混高聚物进行了应变率在10^-4～10^3s^-1宽广范围，温度为25℃、40℃、60℃、80℃下的一维应力力学性能试验．结果表明这类共混高聚物的力学响应对温度和应变率都是敏感的．在准静态时，以PP-g-MAH作相容剂的PP／PA三元体系的应力幅值要高于用TPE-g作界面相容剂的PP／PA三元体系，而在承受冲击载荷下，TPE—g作相容剂的PP／PA三元体系比PP-g-MAH作相容剂的三元体系更有韧性，而在相容剂相同的条件下，随着相容剂质量比重的增加，使得尼龙粒子分布的更加均匀，虽然降低了一定的强度，但提高了韧性，以113材料为例，由其从10^-4～10^3s^-1宽广应变率范围内，20～80℃下的试验数据为依据，以“朱-王-唐”非线性粘弹性本构方程来描述这类PP／PA共混高聚物的力学响应，并拟合得到了其热粘弹性本构参数，理论预言与实验结果在应变小于7％时吻合良好．