有机玻璃非线性应力松弛行为表征与本构模型

通过实验测定了有机玻璃(PMMA)在不同初始应变率和初始应变下的应力松弛曲线。分析了三种应变率(0.001s~(-1)、0.01s~(-1)和0.1s~(-1))下不同初始应变(5%、7%、10%和15%)的实验结果。结果表明:初始加载应变率会影响有机玻璃高分子链段的运动速度,进而对应力松弛行为产生影响;不同初始应变对应力松弛的影响,则体现为不同变形程度对PMMA高分子链运动速度的影响。将PMMA的应力松弛视为两个阶段即应力快速松弛段和应力缓慢松弛段,基于对这两个阶段的分析,提出了一个非线性应力松弛本构模型。对实验得到的应力松弛曲线采用上面提出的本构模型进行数值拟合,吻合结果良好。此外,还对模型中参数的影响因素进行了分析讨论。结果表明该本构模型可以用于描述PMMA的非线性应力松弛行为。     

内凹负泊松比蜂窝结构的面内双轴冲击响应

利用有限元模拟方法研究了内凹负泊松比蜂窝结构的面内双轴冲击响应。用节点扰动方法建立了具有不同规则度的内凹负泊松比蜂窝结构,并将其在不同冲击速度下的变形模态、应力-应变曲线和能量耗散能力与规则蜂窝进行了对比分析。结果表明,冲击速度是内凹蜂窝结构变形模态最主要的影响因素。此外,在双轴冲击下,由于不规则度的引入,延长了应力-应变曲线的平台阶段,抑制了结构的各向异性程度,从而使结构的变形特征从局部密实转向整体密实。在能量吸收能力方面,结构的不规则性导致了密实化阶段的滞后,因此在相同的压缩程度下,其塑性耗散能低于规则模型。     

316L不锈钢不同取向压痕应变率敏感性研究

本研究探讨了不同取向对激光选区熔化(SLM)成形316L不锈钢力学性能的影响．使用纳米压痕测试系统对SLM成形316L不锈钢扫描平面方向和叠加成形方向两个取向的试样进行测试,并通过相关计算得出了材料在这两个方向的弹性模量、硬度、应变率敏感性指数等力学参数．实验结果表明,扫描平面方向的弹性模量和叠加成形方向的弹性模量基本相同;在相同的压入应变率下,扫描平面方向的硬度大于叠加成形方向的硬度;而对于不同的压入应变率,在高应变率下的压痕硬度相对较大;随着压入深度的增加,硬度逐渐减小并趋于稳定值．此外,本研究分析了不同压入应变率下硬度和应变率敏感性指数m的压痕尺寸效应,并得到与尺寸无关的硬度和应变率敏感性指数m．最后,通过引入扫描平面方向准静态宏观压缩工况下的应变率敏感性指数m加以验证本研究的合理性,揭示了SLM成形316L不锈钢在不同取向上应变率敏感性的差异,进而为研究准静态宏观压缩下叠加成形方向的应变率敏感性提供了支撑．     

新型多边形锥管的准静态压缩与耐撞性分析

在车辆的耐撞性研究中，锥形薄壁管因其具有稳定的力-位移曲线和变形过程，被认为是轴向加载下的一种理想的能量吸收器。设计了两种类型的新型多边形锥管，通过在传统的多边形锥管上引入特殊的折纸图案，诱导结构按预制的折纸图案发生变形，从而提高其在准静态轴向压缩条件下的耐撞性；并通过准静态压缩实验研究了截面边数和壁厚对其变形模式和耐撞性的影响。结果表明：截面边数的增加使结构更容易发生局部屈曲和塑性失稳；增加壁厚会使局部屈曲和塑性失稳相对减弱，但结构会产生更多的裂缝。截面边数N对耐撞性的影响主要体现在初始峰值力上，初始峰值力随N的增加而增加，平均压缩力、比吸能和压缩力效率随N变化无明显规律；壁厚t对耐撞性有较大的影响，初始峰值力、平均压缩力和比吸能都随t的增加而增加，压缩力效率随t增加无明显规律。同时，通过传统六边形锥管(CH6)与两类新型六边形锥管(N6M1和N6M2)对比发现，折纸图案的引入在降低初始峰值力、提高平均压缩力和压缩力效率方面有显著优势。