高温高应变率下纯锆的本构模型研究

 研究了常温至1 073 K、不同应变率下（4.1×10^－4 s^－1～2.8×10³ s^-1）锆的压缩力学性能。结果表明,锆的流动应力对温度和应变率的变化比较敏感,随应变率的提高而增大,随温度的升高而降低。基于位错动力学理论,建立了锆的本构模型,并考虑塑性变形过程中孪晶演化的影响,对模型进行了修正。修正后的本构模型预测结果与实验结果吻合较好,可描述很宽应变率和温度范围内锆的塑性变形行为。     

橡胶材料的动态压缩性能及其应变率相关的本构模型

 利用Instron万能试验机与LC4超硬铝合金分离式Hopkinson压杆设备,对3种不同波阻抗的橡胶材料——炭黑母胶（Carbon Black Rubber）、硅橡胶（Silicone Rubber）和泡沫橡胶（Foam Rubber）在较大应变率范围（0.002~15 000s^-1）内进行了单轴压缩实验,研究应变率对橡胶材料力学性能的影响。实验结果表明：3种橡胶的准静态与动态应力-应变曲线具有不同的应变硬化形式,且动态加载下随着应变率的增大,硬化效应逐渐增强;在准静态及高应变率（12 000~15 000 s^-1）压缩下,泡沫橡胶表现出多孔类材料压缩曲线的弹性、塑性崩塌及致密化3段特征。基于Rivilin应变能模型,构建了一个应变率相关的动态本构模型,模拟结果与实验结果吻合较好,可以用于描述较大应变率范围内3种橡胶的非线性应力-应变关系。     

α-锆低压动态力学特性研究

 在3.3×10^-4～1.5×10³ s^-1应变率范围内获得了α-锆的应力-应变曲线,给出了Johnson-Cook本构拟合参数。利用含动态损伤与断裂的一维程序,较好复显了在峰值应力4.3～5.1 GPa范围测量的α-锆自由面速度剖面,验证了确定的α-锆低压动态力学参数的合理性。     

低密度聚氨酯泡沫压缩行为实验研究

 在室温下,对一种低密度硬质聚氨酯泡沫进行了准静态压缩及应变率在1×10³～5×10³ s^-1范围内的冲击压缩实验。结果表明,所测试的聚氨酯泡沫材料在准静态实验与动态实验之间存在明显的应变率效应,但在纯动态实验中应变率效应不明显。最后,给出了以屈服应力、密度、应变等为参量的动态压缩本构关系,且能较好地与材料的动态压缩曲线吻合。     

纯钽动态本构关系的实验

利用MTS材料试验机和分离式霍布金森压杆实验装置测量了纯钽在较宽温度(-100-550℃)和应变率(10^-5～10^3／s)范围内的应力-应变曲线，结果表明钽的流动应力对温度和应变率都很敏感。利用实验数据拟合出了钽的Johnson-Cook(J-C)形式的本构方程。     

高应变率下TC4及TC9钛合金的动态断裂

 报导了由短脉冲激光引起的应力波加载及电炮驱动Mylar膜平面飞片碰撞TC4、TC9钛合金靶的实验及数值计算研究结果。由回收靶样品的金相分析表明：在电炮驱动飞片碰撞及由激光引起的应力波加载所造成的应变率分别在10⁶ s^-1左右及10⁷ s^-1以上两种情形下，TC4、TC9钛合金的层裂特性都是以微孔洞的成核、增长、汇合为特征的韧性断裂。运用一维流体弹塑性动力学程序进行数值研究表明：成核增长NAG模型在一定程度上可以用来描述高应变率下TC4、TC9钛合金的损伤破坏特性。     

某PBX炸药的动态力学性能研究

 PBX炸药作为现代武器的主装药,它的力学行为决定着武器的生存能力。为了研究PBX炸药的动态力学特性,采用分离式霍普金森压杆（Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB）作为加载手段,结合半导体应变片测试技术和压电晶体监测技术,保证了实验数据的有效性。利用SHPB加载波整形技术,实现了材料两端应力平衡和常应变率加载,得到了不同应变率（90~410 s^-1）下材料的应力-应变曲线。根据材料的模量、破坏强度和破坏应变随应变率的变化规律,采用粘性修正的Sargin模型,得到了该PBX炸药在单轴压缩下的唯象本构模型,模拟结果与实验曲线符合较好。     

光纤Bragg光栅热敏力敏效应研究及应用探讨

本文报道了光纤Bragg光栅热敏力敏效应的实验研究结果,测量所得的光纤Bragg光栅温度系数和应力系数分别为6.84×10^-6/℃和7.27×10^-6/gf,与理论值6.85×10^-6/℃和7.32×10^-6/gf符合得很好.在20～180℃和0～50gf的温度应力测量范围内,光纤Bragg光栅透射谱中心波长移动量同温度应力具有良好的线性关系.基于光纤Bragg光栅的热敏力敏效应,本文还讨论了光纤Bragg光栅温度应变传感器实用化时必须首先考虑的一些关键问题.     

LY-12铝高温凝聚态动力学性质研究——高温弹性模量的测定

 金属材料的高温动态力学性能是材料科学领域中的重要方面。本文介绍LY-12合金铝在常温至450 ℃的温度区间内和动载下（应变率为10³/s），材料弹性模量的研究。此项研究采用的试验装置为一维Hopkinson压杆及管式高温炉。应用一维弹性应力波传播理论，测得LY-12铝试件在不同温度T条件下的声速c(T)，按照c(T)=[E(T)/ρ(T)]^1/2，获得杨氏模量E(T)随温度的变化曲线。     

铝靶动态激光反射率的数值模拟

 从金属近自由电子模型——Prude/Fresnel理论出发，分析了激光作用下铝靶表面反射率的动态变化规律。通过对铝电导率与温度变化关系的数值模拟，得到了凝聚态、液态、气态反射率的动态变化规律，且与实验结果基本符合。当激光功率密度处于10¹¹~10¹⁵ W/cm^-2范围内时，由等离子体模型和局部热力学平衡（LTE）理论，亦得到了反射率随温度变化的数值模拟结果，与国外的实验结果符合得较好。     

波长扫描极值解调法实现光纤光栅应变和温度传感的测量

本文用可编程调谐光纤光栅环行腔激光器作扫描光源,采用波长扫描极值传感解调法对光纤光栅应变及温度进行了测量。应变测量范围为±2440με,灵敏度为0.016step/με;温度测量范围达608℃,灵敏度为0.13step/℃。     

Si(111)分子束外延的生长动力学过程研究

本文用反射式高能电子衍射(RHEED)强度振荡研究了不同生长温度下Si(111)分子束外延的生长动力学过程,生长温度高于520℃(生长速率约0.15?/S)时,Si(111)外延为“台阶流”生长模式,生长温度低于475℃时,外延为“二维成核”双原子层生长模式,在较低温,甚至室温时,其外延仍为双原子层模式,但是镜向弹性散射束振荡和非弹性散射束振荡的叠加会造成RHEED强度在生长的最初阶段出现“类单原子层”模式的振荡特性。 关键词：     

10 MA多支路汇流装置上钽的强度实验研究

磁驱动准等熵加载技术通过电流产生的磁压力加载材料,加载路径由负载电流波形和负载结构决定。作为应变率介于静高压加载和冲击加载之间的新型实验技术,熵增小、温升低。10 MA装置是典型的多支路汇流装置,包括24个电流支路,可在较大范围内控制负载电流波形,实现mm厚、cm直径样品在不同应变率下的准等熵加载。基于10 MA装置,通过调节负载电流波形实现样品加载路径控制,在一定压力-应变率范围,开展金属钽的强度实验研究,获取了不同厚度金属钽样品的加-卸载波剖面速度历史,分析获得了钽在系列峰值压力下的强度数据,比较了多个加载平台不同加载路径下的强度数据,实验结果与美国圣地亚国家实验室的磁驱动准等熵结果接近（平均应变率都约为105 s?1）,明显高于冲击加载的流动强度,低于准静态加载获取的流动强度,与应变率增高强度会有所下降的理论预测一致。基于多支路汇流装置,未来将可开展更为丰富的材料动力学特性实验研究。     

荧光光纤光栅传感特性的实验研究

在载氢掺铒光纤上写入Bragg光纤光栅,得到新型光子学器件-荧光光纤光栅.分别对其Bragg波长（λB）及荧光寿命（τ）的温度（T）及应变（ε）响应特性进行了实验研究,并且给出了λB和τ分别关于（T,ε）的拟合方程.实验结果表明：荧光光纤光栅的λB对T和ε的响应具备一般Bragg光纤光栅的优良特性,测得温度灵敏度为11.1pm /℃,应变灵敏度为1.19pm/με;而且τ对T和ε的响应也具有良好的线性关系,温度灵敏度为0.59 μs/℃,应变灵敏度为6.16 ns/με.实验结论为解决温度应力交叉敏感、实现温度应力的同时监测提供一条新颖的途径.     

Kinetics of high-temperature deformation of polycrystalline OFHC copper and the role of dislocation core diffusion

The mechanisms of the high-temperature deformation of oxygen-free high-conductivity (OFHC) copper have been evaluated over a wide temperature (300–950°C) and strain rate (0.001–100?s^?1) regime. The stress–strain behaviour in hot compression is typical of the occurrence of dynamic recrystallization with an initial peak in the flow stress followed by a steady state, preceded by oscillations at lower strain rates and higher temperatures. The results are analysed using the kinetic rate equation involving a hyperbolic sine relation of the steady-state flow stress with the strain rate. In the temperature and strain rate range covering 500–950°C and 0.001–10?s^?1, a stress exponent of 5 and an apparent activation energy of 145?kJ/mol were evaluated from this analysis. The power law relationship also yielded similar values (5.18 and 152?kJ/mol, respectively). On the basis of these parameters, the rate-controlling mechanism is suggested to be dislocation core diffusion. The flow stress for the OFHC copper data reported by earlier investigators for different oxygen contents is consistent with the above analysis and revealed that an oxygen content of less than about 40?ppm does not have any significant effect on the core diffusion since it is too low to ‘clog’ the dislocation pipes. At strain rates greater than 10?s^?1 and in the temperature range 750–950°C, the stress exponent is about 3.5 and the apparent activation energy is 78?kJ/mol, which suggests that the plastic flow is controlled by grain boundary diffusion.     

低强度空心玻璃微球充氘氚气体工艺研究

 采用分步法对低强度空心玻璃微球充氘氚气体。为了充气,建立一套高压系统,在15MPa下漏率为3.7×10^-4 PaL/s。用铀床和LaNi₅床组合起来,作为充气的高压气源。室温和250℃时,玻璃微球的最大承受压力为1.0MPa,内外压之比约0.51。在250℃时,对微球进行充气,充进微球内的氘氚气体量为0.51～0.54Mpa,满足了物理实验的要求。     

Temperature and strain sensitivities of surface and hybrid acoustic wave Brillouin scattering in optical microfibers

Temperature and strain sensitivities of surface acoustic wave (SAW) and hybrid acoustic wave (HAW) Brillouin scattering (BS) in 1 μm-1.3 μm diameter optical microfibers are simulated. In contrast to stimulated Brillouin scattering (SBS) from bulk acoustic wave in standard optical fiber, SAW and HAW BS, due to SAWs and HAWs induced by the coupling of longitudinal and shear waves and propagating along the surface and core of microfiber respectively, facilitate innovative detection in optical microfibers sensing. The highest temperature and strain sensitivities of the hybrid acoustic modes (HAMs) are 1.082 MHz/℃ and 0.0289 MHz/με, respectively, which is suitable for microfiber sensing application of high temperature and strain resolutions. Meanwhile, the temperature and strain sensitivities of the SAMs are less affected by fiber diameter changes, ranging from 0.05 MHz/℃/μ to 0.25 MHz/℃/μ and 1×10^-4 MHz/με/μ to 5×10^-4 MHz/με/μ, respectively. It can be found that that SAW BS for temperature and strain sensing would put less stress on manufacturing constraints for optical microfibers. Besides, the simultaneous sensing of temperature and strain can be realized by SAW and HAW BS, with temperature and strain errors as low as 0.30 ℃-0.34 ℃ and 14.47 με-16.25 με.     

硫酸甲醇体系中钽的电解动力学

 为了探索钽的电解动力学行为,在硫酸甲醇电解液中对钽进行了电解抛光的实验研究,测定了电解液配比、电压、搅拌速率对钽薄膜减薄速率的影响;通过测定温度对反应速率的影响,计算了阿仑尼乌斯（S.A.Arrhenius）活化能。研究结果表明：温度在0 ℃,硫酸甲醇体积比为1∶7时,钽的电解行为符合典型金属极化行为规律;在电压10~20 V的范围内,搅拌速率大于8 m/s时,减薄速率稳定为11.45 μm/min;当搅拌速率小于8 m/s时,扩散传质控制电解过程,当大于8 m/s后,电解过程为非扩散控制。温度对反应速率的影响表明,钽在硫酸甲醇电解液中的电解行为符合S.A.Arrhenius公式,活化能为15.77 kJ·mol^-1。     

Zn-Al共析合金的黏滞流变行为

在连续升温条件下，测量了共析Zn-Al合金的应变速率和黏度随温度的变化曲线，在共析转变温区观测到伴随相变过程的黏度极小值，研究了应力对应变速率和升温速率对黏度极小值的影响，发现在相变温区材料的力学行为遵从Newton黏滞流变定律，用相界面的数量和性质解释了相变温区Zn-Al合金的黏滞流变行为．将相变激活能和相界面的流变激活能进行比较，说明界面的流动性是影响相变的主要因素．结合过去在非晶Pd-Cu-Si合金的结构转变过程中观测到的伴随玻璃转变和晶化过程的黏度极小值，说明伴随着结构转变或相变过程，黏度出现极小 关键词：