一种检测塑性变形的新方法

与仅仅承受弹性变形时不同,当金属试件承受塑性变形或发生疲劳损伤时,内部微观晶粒滑移位错等会导致表面粗糙化。此时其镜面反射能力减弱,漫反射能力增强。据此提出了一种检测试件弹塑性边界和塑性变形程度的新方法。承受均匀拉伸的金属试件被普通光源沿斜向照明,载荷按预定方式逐渐增加。用CCD摄像机沿试件法线方向记录板材试件表面的亮度变化,这些亮度分布摄像机可按一定频率采集以实时图像形式记录下来。我们提出了下述简单直观的方法来分析图像数据。根据实际情况适当选择一个阈值,定义图像中灰度高于阈值的点为亮点,取参数BI为亮点个数的倒数。试验发现在弹性段参数BI基本维持定值;在试件发生屈服时由于表面粗糙化以致漫反射能力增强,图像的亮点数会显著增多,BI参数发生陡然下降的变化,在整个塑性段参数呈单调下降趋势。所以参数BI可以作为描述这一过程的特性参数。由BI的变化可以判断试件塑性变形的发生,也可以作为塑性变形程度的度量。典型的实验结果验证了这一方法,所得结果与用相关搜索方法得到的结果相比较,吻合得相当好。由于这种方法使用白光照明,对环境要求不高,操作过程简单,有望在工程实际中获得广泛的应用。本文还讨论了影响判别精度的阈值选取问题,通过对于所得数据的分析得出阈值选取可以按照误差理论中置信区间的方法来设置,并且置信区间较小时能得到比较好的结果。     

残余应力对柔性薄壁连接结构固有频率的影响

对于光束线系统中的精密部件而言,线切割加工过程往往会造成部件表面产生残余应力,从而使得精密部件的振动特性与设计预期产生偏差,影响电子束流的稳定性。本文通过对柔性薄壁连接试件固有频率的测量,结合数字图像相关方法和有损切割法对薄壁连接处残余应力进行分析,并结合有限元法分析了残余应力对柔性薄壁连接试件的固有频率影响,从而对光束线系统中柔性铰链部件的固有频率与设计值的偏差进行了探究,研究结果可为柔性薄壁连接部件振动特性设计提供依据。     

空间散斑场捕获大量吸光性颗粒及其红外显微观测

光镊技术被广泛应用于捕获和操纵微纳米尺寸颗粒,主要包括捕获水中透明性颗粒和空气中吸光性颗粒两种类型.本文用激光束照射毛玻璃散射片,透射光经透镜会聚后在透镜的像平面附近产生了主观散斑场.该散斑场为空间分布,包含大量的亮斑和暗斑.大量由亮斑包围的暗斑如同一个个空间能量陷阱,被用来捕获大量的吸光性墨粉颗粒,被捕获颗粒的尺寸约2—8μm,密度约1—2 g/cm3.采用红外显微镜拍摄到空间散斑场捕获颗粒的红外像,红外图像显示被捕获颗粒吸光后温度升高,证实了空间散斑场捕获吸光性颗粒的机理为光泳力原理.     

Hopkinson杆实验中弯曲杆对应力波传播的影响

应力波在弯曲杆中传播时将产生失真,这对Hopkinson杆实验的测试精度将带来不利的影响.本文通过Ls-Dyna有限元计算讨论了不同曲率半径下Hopkinson杆中应力波传播的特征,分析结果表明随弯曲程度增大,波形失真程度增大,而两对称位置的信号平均受传播距离的影响则很小.在数值计算的同时对此问题也进行了验证试验,计算与实验结果都表明,对于1m长的杆,当弯杆拱起高度不大于6mm时,波形的失真程度可以控制在1%以下,可以满足大部分Hopkinson杆实验测试精度要求,对Hopkinson杆实验具有一定的指导意义.     

吸振器在浮筏上减振应用的有限元分析

浮筏隔振系统是一种广泛应用的减振降噪装置,但它在低频减振方面还存在较大不足。研究表明通过安装吸振器可以改善原系统的隔振性能。本文针对吸振器在浮筏系统中减振应用的问题,采用有限元方法,通过分析比较安装吸振器前后浮筏系统频响特性的变化情况,对吸振器在实际浮筏上的减振效果进行了模拟计算;同时采用自行研制的磁流变弹性体半主动吸振器进行了吸振器在浮筏上的减振实验。通过计算结果与实验测试值的对比,验证了用该方法对吸振器在实际浮筏上的减振效果进行预报的可行性。     

铝制旋转抛物面型激光推力器温度效应的实验研究

研究了激光推进中铝制旋转抛物面型推力器的温度变化情况。采用脉冲TEA-CO2激光器作为推进光源,用响应较快的K型热电偶丝作为温度传感器,分别在大气呼吸和烧蚀两种工作模式下,研究了抛物面上不同点的温度分布情况,以及脉冲个数和环境气压对抛物面温度的影响。文中对冲量耦合系数和气压的关系也作了研究,并将其与温度联系起来。结果发现在旋转抛物面的顶点处温度为最高,随离顶点距离的增大而减小。在大气呼吸和烧蚀两种模式下,抛物面温度随着激光脉冲个数增加,但增加的斜率逐渐减小,有饱和的趋势。在激光脉冲个数确定的条件下,大气呼吸模式的温度随气压的减小先增大后减小,出现一个峰值;烧蚀模式则随气压的减小而增大。在大气呼吸模式下,冲量耦合系数随着气压的减小先略为增大而后迅速减小,在约0．5atm处出现了一个弱峰;在烧蚀模式下,冲量耦合系数随气压减小迅速升高,在气压低于0．5atm后,几乎为定值。     

半寿命低周疲劳Glidcop(R)材料导热系数的测量

针对上海同步辐射装置(SSRF)光束线前端挡光元件需要承受高热负载的要求,对挡光元件所使用的纳米Al2O3颗粒增强Cu基复合材料Glidcop(R),采用一维稳态纵向热流法测量其在不同应变状态下的热传导系数.用有限元模拟了试件的温度场分布,并对试验结果进行了误差分析,揭示了试验误差的主要来源.试验测量结果表明,经历半寿命低周疲劳循环所产生的应变损伤累积对Glidcop(R)导热系数的影响可以忽略.     

基于重球触地实验的空区塌落振动分析及治理

根据相似理论，以重球落地实验模拟采空区坍塌进而指导采空区治理为出发点，在振动波动特性分析的基础上，分别开展了质量为4 kg和10 kg的重球从1.0、1.5和2.0 m的高度落地的峰值振动速度测试实验；首次提出了累计振动速度衰减率和相对能量比概念；以普氏拱理论为基础，分析了采空区坍塌振动速度。研究表明:振动速度与重球质量和落地高度成正相关，且前者对累计衰减率的影响大于后者；随着测点距离的增大，振动速度整体表现为衰减趋势；重球质量为4 kg和10 kg时，在水平距离重球落地点3.0 m处的累计衰减率分别为79.79%～81.61%和79.95%～83.52%。不同介质交界面的反射和折射可引起振动速度的小幅度“跃增”。重球质量对振动能量衰减影响明显；质量越大，近区能量衰减越慢。采空区冒落体582.5～5 926.5 t，引起的振动速度远大于边坡安全允许值。采用“采空区顶板崩落+边坡削坡”方案进行治理后，边坡安全系数可达到1.26，消除采空区安全隐患。     

入射速度对长杆弹垂直侵彻行为的影响规律

 以长杆弹垂直侵彻半无限厚靶板为研究对象,分析了弹体最大侵彻深度与入射速度的关系,研究了弹体入射速度对侵彻最大深度的影响规律。研究表明：靶板的强度和界面效应使弹体在侵彻过程中存在一个临界速度,当入射速度大于临界速度时,弹体的侵彻才能通过开坑阶段进入准稳定阶段,它是造成当入射速度较小时侵彻深度随入射速度的提高而几乎不变或缓慢增加的主要原因;准稳定侵彻过程中弹体速度和侵彻速度基本不变,并且两者存在线性关系,这种关系只与弹体和靶板的材料性能有关,是造成当入射速度较大时侵彻深度随入射速度的提高呈快速线性增大的主要原因。     

双石英玻璃珠的低速冲击破碎行为

应用分离式霍普金森压杆(SHPB)加载装置,对直径为8.30、11.68、15.42、17.50 mm的石英玻璃珠开展了冲击速度为5.6~11.5 m/s的双玻璃珠系动态破碎实验。利用高速摄影技术记录双玻璃珠在动态冲击下的破碎过程,结合透射载荷-位移曲线以及破碎产物的粒度分析结果,探讨了石英玻璃双颗粒在冲击下的破坏机制。结果表明:由于双颗粒系中载荷的不均匀特性,两个玻璃珠的破碎具有时序特征,随冲击速度的增加而改变;玻璃珠的冲击破碎源于接触部位局部的Hertz裂纹扩张和裂纹系的扩散,而不是通常认为的贯穿性的斜裂纹体系;瞬态红外测温揭示了玻璃珠冲击破碎的两种主要机制和临界破碎扩散阻力的存在。研究结果对认识脆性颗粒介质的动态破坏机制具有良好的参考意义。