用显微云纹干涉法研究SiC/Ti-15-3界面热残余应力场

SiC/Ti-15-3复合材料基体与增强体之间的热膨胀系数存在显著差异。在复合材料制造过程中经高温冷却后,在基体与增强体的界面会产生热残余应力场。此残余应力场对复合材料的力学性能会产生重要的影响。本文运用纤维推出法推出部分SiC纤维后,采用显微云纹干涉法在细观尺度研究了上述界面处的热残余应力,得到了分辨率较高的云纹图,并由此计算出了孔边处的残余应力。用有限元软件对界面热残余应力进行了数值模拟分析。实验结果表明,显微云纹干涉法可以用来测量直径为0.1 mm左右的纤维界面附近的残余应力场,在此尺度下,使用显微云纹干涉法比用电子束云纹法更方便。     

固体发动机保险机构在高温高压下的实验研究

针对固体发动机部件保险机构所出现破现象,对其进行了激光散斑和电阻应变法联合测试。由于保险机构在高温和高压环境下工作,材料有蠕变现象,出现较大的热变形,传统的光我法实施,发展了一种叠合散斑技术,使之能够对大变形进行非接触式测量,在实验室测试的基础上,对保险机构进行了热容器试验,测量了点火后应变随时间的变化规律。实验结构发现,在保险机构机体上存在着一个接近破环应力的高危应力区,这是保险机破坏的主要因素     

客观散斑测振法

当一个反光性能较好的试件表面被激光照明后,反射光是一与试件表面形状相似的光斑,且内部夹杂了大量散斑颗粒.当试件发生稳态振动时,散斑也按照同样的规律振动.在试件表面前方直接放置一干板,用时间平均法或频闪法记录客观散斑场的变化,可得到客观散斑图.通过空间滤波,可得到位移—阶导数的等值线.该法具有对环境扰动不敏感的优点.     

准解理微裂纹裂尖纳观变形场的实验研究

利用纳米云纹法这一新技术测量了Si单晶中裂尖在纳观尺度下的变形场,观察到了著名的Peierls型位错的存在,并得到了准解理微裂纹裂尖的纳观应变场, 证实在裂尖前方10 nm之外,应变分布与线弹性断裂力学预测相吻合.裂尖的微观破坏过程可概括为：发射少量位错后裂纹发生解理破坏,并以阶梯方式向前扩展.     

利用材料拉压异必无损检测残余应力的新方法

用实验手段研究了若干种材料在弹性范围内的拉压异性,发现某些材料的拉伸弹性模量与压缩弹必模量相差高达60%,从分析拉压异性产生的机理,描述了拉压导师性材料的应力应变关系,在此基础上提出了一种基于材料拉压异性的残余应力无损检测新方法,并进行了弯曲和扭转残余应力的典型实验,结果证明在某些条件下它是十分有效的,具有简便、精度高的特点。     

风沙环境下钢结构涂层的冲蚀磨损力学性能研究

针对钢结构涂层耐久性受风沙侵蚀和劣化问题,在研究风沙环境特征和钢结构涂层力学性能的基础上,利用接触理论和LS-DYNA有限元分析程序分析了涂层受冲蚀时的最大接触动力、最大接触半径、最大接触应力,并分析了应力场分布规律和屈服极限风沙流速度。分析结果表明：最大接触动力、最大接触半径、最大法向动应力随冲蚀速度和角度的增加而增大,当冲蚀速度、角度分别为35m/s、90°时,其达到最大值4.09×10-2N、4.24×10-5m、1.08×107Pa;最大切向动应力随冲蚀角度的增加而减小,当冲蚀速度为35m/s 时,冲蚀角度为5°和90°时对应的应力分别为9.36×107Pa 和0;得到了涂层表面和内部应力场,在对称轴0.56z a=处,剪应力最大值0.277 pτ=1max 0,剪应力最大值点即是材料接触流动的起始点,因此可预计塑性流动将在涂层表面下方开始发生;当垂直冲蚀时涂层材料不屈服的极限射流速度为18m/s。     

Quantitative measurement of displacement and strain by the numerical moire method

The numerical moire method with sensitivity as high as 0.03 nm has been presented. A quantitative displacement and strain analysis program has been proposed by using this method. It is applied to an edge dislocation and a stacking fault in aluminum. The measured strain of edge dislocation is compared with theoretical prediction given by Peierls-Nabarro dislocation model. The displacement of stacking fault is also obtained.     

Experimental verification of Foreman dislocation model

We present a strain analysis of an edge dislocation core, and a detailed discussion of the Foreman dislocation model. In order to examine the model, the quantitative measurement of strain field around an edge dislocation in aluminum is performed, and high-resolution transmission electron microscopy and geometric phase analysis are employed to map the strain field of the edge dislocation core in aluminum. The strain measurements are compared with the Foreman dislocation model, showing that they are in good agreement with each other when 0.7 ≤ a ≤ 1.5.     

刃型位错理论模型的实验验证

刃型位错芯周围变形场的实验测量是多年来非常困难的研究任务,它导致目前有多种位错理论模型并存。为了检验刃型位错理论模型的适用性,使用透射电子显微镜直接观察并获得了多晶金中刃型位错的高分辨电子显微图像,并采用几何相位分析方法测量了刃型位错周围的位移场和应变场。将实验测量结果与线弹性理论位错模型、Peierls-Nabarro位错模型及Fore-man(a=4)位错模型进行了比较。结果表明,三种位错理论模型在远离位错芯的区域都能描述刃型位错变形场,但在距离位错芯较近的区域,Peierls-Nabarro模型是最适当的位错理论模型。     

离面客观散斑法

本文提出了一种可同时获得面内位移和离面位移一阶导数的方法——离面客观散斑法,该法具有功能多、装置简单、无需隔振、对刚体位移不敏感等特点。文中论述了此法的基本原理,应用傅里叶光学理论和空间散斑的运动规律推导了计算公式,研制的表面处理技术操作简便,增强条纹反差效果十分明显,实验值与计算结果符合较好。