不锈钢材料的动态力学性能及本构模型

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。     

纵向冲击压缩下LY12铝合金圆环的塑性失稳

通过对铝合金圆环的纵向冲击压缩研究发现,一定条件下在试件的宏观塑性硬化阶段会出现明显的应力降过程。为揭示此应力降的发生机制,对润滑、细磨、粗磨3种端面粗糙条件下,外径、内径和高度比值为6:3:2的LY12铝合金圆环进行系统的Hopkinson压杆纵向冲击实验。结果表明:应力降主要发生在较大的应变和较高的应变率条件。进一步对实验样品的金相观察发现:应力降产生的内在机制为绝热剪切带的形成和发展,此现象是一种动态塑性失稳的过程。以上结果为金属材料在冲击条件下绝热剪切带产生的研究提供了参考。     

基于三维Hopkinson杆的混凝土动态力学性能研究

混凝土、岩石类材料在复杂应力状态下的动态力学性能研究一直备受关注,但鉴于动态实验的复杂性,对真三轴应力状态下材料的动态加载一直未曾实现。本文中研制了一套真三轴静载作用下混凝土、岩石类材料的“三维Hopkinson杆”动态力学实验系统,为冲击载荷作用下材料动态各向异性特性的研究提供了一种有效的实验测试技术。该系统采用液压伺服控制对立方体试件施加三向独立的0~100 MPa真三轴静载,再利用分离式Hopkinson压杆对试件施加冲击动载,具体研究了C30混凝土材料在不同真三轴静载条件下的动态压缩性能,得到了不同条件下X、Y、Z方向上的动态应力应变关系。     

泡沫金属缓冲器的设计新方法及应用

目前对泡沫材料的吸能特性的评估主要有以下几种方法：缓冲曲线、Rusch曲线和能量吸收图。Janssen等人提出的缓冲曲线通常是由自由落体实验测定，比较繁琐。Rusch曲线依赖于经验的本构方程，对应不同的泡沫需要拟合不同的本构方程，因此在应用中也受到限制。能量吸收图将泡沫材料的吸能特性直接与材料的应力应变曲线相联系起来，具有比铰明确的物理意义，能够较好地直接运用到缓冲器的设计中。但吸能图传统上是通过手工作包络线的过程来构建，这经常带来不小的误差甚至带来不少的困难。     

离焦散斑技术研究Kirchhoff板在动载作用期的弯曲

本文使用动态离焦散斑技术,测试板的动态弯曲获得成功。并推导了Kirchhoff板动态变形的有关分析,提出了由最大斜率确定材料常数的思想。显然,这是同离焦散斑方法所测数据直接相关的处理手法。     

高温下轻质泡沫铝动态力学性能实验

对传统的分离式Hopkinson压杆装置加以改进,设计了一种长杆直接撞击Hopkinson杆的实验方案,检测出低波阻抗材料在高温动态加载下的应力均匀性。对轻质泡沫铝材料的实验表明,在同一撞击速度下,温度越高,试件两端的应力均匀性越差,增加温度与提高撞击速度均会导致泡沫铝材料冲击端与支撑端的应力不均匀性。根据高温下应力均匀性的实验结果,确定高温下试件均匀变形对应的冲击速度,再通过传统的分离式Hopkinson压杆实验得出泡沫铝在高温动态下的力学性能。     

组合式隔热陶瓷短杆高温SHPB实验技术

讨论和分析了当前高温分离式霍普金森压杆(SHPB)实验技术,为了获得材料在高温下可靠的动态力学性能,建立了一套在压杆和试件之间添加隔热陶瓷短杆的高温SHPB实验系统。相比于传统接触式高温SHPB方案,该系统可以使用在更高的冲击载荷和温度下,与机械对杆方案相比,实验装置及其控制要简便许多。结合有限元模拟,对陶瓷短杆及温度场对压杆中应力波传播的影响进行了相应的评估,并利用这套实验系统得到了800℃下HR2抗氢钢的动态压缩应力-应变曲线。     

Mechanism of Strain Rate Effect Based on Dislocation Theory

Based on dislocation theory, we investigate the mechanism of strain rate effect. Strain rate effect and dislocation motion are bridged by Orowan＇s relationship, and the stress dependence of dislocation velocity is considered as the dynamics relationship of dislocation motion. The mechanism of strain rate effect is then investigated qualitatively by using these two relationships although the kinematics relationship of dislocation motion is absent due to complicated styles of dislocation motion. The process of strain rate effect is interpreted and some details of strain rate effect are adequately discussed. The present analyses agree with the existing experimental results. Based on the analyses, we propose that strain rate criteria rather than stress criteria should be satisfied when a metal is fully yielded at a given strain rate.     

PVDF压电计在低阻抗介质动态力学性能测试中的应用

介绍了ＰＶＤＦ的压电特性,讨论了用ＰＶＤＦ测试材料动态应力应变曲线的实验方法和数据处理方法,并以聚氨酯泡沫塑料为例,说明了它在对低阻抗介质的动态测试中避开了常规Ｈｏｐ ｋｉｎｓｏｎ压杆方法的难处且实验结果具有更高的精确度。     

三轴应力状态下混凝土的侵彻性能研究

研制了三轴应力状态作用下混凝土侵彻实验装置。该装置采用液压伺服控制系统对立方体试件施加三向独立的静载、采用高压气体驱动子弹侵彻混凝土试件；试件六个面的动态压缩信号和侧面摩擦信号可由六根杆上的应变片记录。以混凝土试件为例，对立方体试件施加三向独立的0～100 MPa真三轴静载，研究其在不同应力状态下的侵彻性能，得到了立方体试件在无侧限、单向侧限、双向侧限下的侵彻差异，揭示出应力状态对侵彻性能的影响。