脉冲激光数字全息技术测量微形变

采用脉冲激光数字全息技术研究微小物体的三维形貌或形变等瞬态过程,实现应力场、流场及冲击波等超快物理现象的可视化诊断。通过对离轴数字全息中物参光夹角与CCD相机像素尺寸关系的理论分析,建立了小物参光夹角的脉冲激光离轴数字全息系统。该系统将单脉冲激光分成三束,通过调节光路中的反射镜,实现测试光与金属箔烧蚀光之间的时间同步,获得了激光烧蚀金属箔形变的动态图像,有助于研究短脉冲激光烧蚀金属靶产生的冲击波对物质微结构的影响。     

高温高真空下滚动轴承自润滑保持架材料之研究

本文介绍了MoS_2-Ta自润滑复合材料的制备方法。考察了负荷、速度、温度等因数对编号为8020材料的摩擦、磨损性能的影响,并用8020材料作成26滚动轴承(内径φ6毫米)的保持架进行了轴承试验,结果表明:在真空(10~(-6)～10~(-7)乇)中,温度400～450℃、转速2600转/分、负荷520克的条件下,这种材料的保持架有效地润滑了该轴承,其寿命可达1100小时以上。     

高温高真空滚动轴承自润滑保持架材料的研究

作者报导了一种银-二硫化钼-石墨三元体系的自润滑复合材料。文中介绍了速度、负荷与温度对该材料摩擦磨损性能的影响。试验结果证明:利用该材料制作滚动轴承保持架,可实现高温高真空滚动轴承的自润滑。轴承寿命可达600小时以上。     

用于测量材料高温动态力学性能的SHPB技术

讨论了高温下分离式Hopkinson压杆(SHPB)实验的两种方案:单独加热试样并快速对杆与同时加热试样和杆再修正温度梯度的影响。前者避免了杆被加热但是操作复杂,后者简单稳定。为了分析后者温度梯度的影响设计了一个简化模型,采用数值计算进行修正,提出了精度适当的假设,并且进行了实验验证。测量了试件和杆一起加热时杆上的温度分布,证实计算采用的温度分布是合理的。据此得到的专用于材料高温动态力学性能测试的SHPB数据处理公式简单实用,便于推广使用。     

高温环境下结构模态试验技术

由于高超声速飞行器长时间在大气层内工作会面临恶劣的气动热环境,飞行器结构地面模态试验必须考虑高温影响,但高温环境下结构模态试验远比常规试验复杂,目前仍存在很多技术难点亟待解决.本文首先对高温环境下的结构模态试验技术国内外发展现状进行了综述,详细分析了现有的高温环境下结构模态试验中的激励力与振动响应测量技术的特点及适用性,最后展望了高温环境下结构热模态试验技术的发展方向和研究重点.     

应用数字散斑相关技术研究缺口根部高温疲劳变形

应用数字散斑相关技术研究了耐热合金试件在450°环境中缺口根部的弹塑性变形及其与疲劳循环次数的相关性。疲劳试验在单边带缺口的拉伸板状试件上进行。试件由耐热合金GH4169材料制成,试件表面预先通过离子溅射法制作了离散的金粒散斑图。试验采用逐级循环加载和疲劳循环加载交替的方式进行。首先进行逐级循环加载,将最大载荷Pmax平均分成8级,由0逐级加载至最大载荷,再由最大载荷逐级卸载至0;同时由图像系统半自动地、连续同步地采集系列散斑图。然后按0→Pmax→0加载方式,连续进行250次疲劳循环加载。逐级循环加载和疲劳循环加载不断交替,直至疲劳断裂。利用数字散斑相关技术计算出缺口根部的弹塑性应变,进而求出缺口根部应变、名义迟滞回线面积及斜率与疲劳循环次擞的相关性。试验结果对于耐热合金材料的疲劳寿命研究很有意义。     

基于数字近景测量技术反演材料弹性模量新方法

将数字近景测量技术引入材料力学实验用于测量材料的弹性参数。在采用万能实验机进行实验时,由于实验机承压板与试件表面存在接触摩擦,影响试件均匀变形,导致测得参数精度不高。本文以高清数码相机Canon700D为工具,以边长为200mm的正方体均质橡胶试件为实验对象,通过AutoCAD提取摄像图像中试件表面各点变形前后的二维坐标,获得试件表面各点的变形数据;结合ANSYS对实验过程进行数值反演分析,修正实验获得的材料参数。研究结果表明:结合数字近景测量技术与ANSYS数值模拟,可以获得更精确的变形数据,相对误差仅为0.134%,对后续实际工程测量起到了理论指导作用。     

基于数字散斑相关实验测量的材料构型力的计算方法

材料构型力学主要研究材料中的缺陷(夹杂、空穴、位错、裂纹、塑性区等)的构型(形状、尺寸和位置)改变时,所引起的系统自由能的变化。本研究将基于数字散斑相关技术,实验测量材料试件的位移场分布,随后通过材料构型力的定义式,计算求得弹塑性材料中缺陷构型力的分布。其方法概括如下:位移场通过数字图像相关技术测得;应变及位移梯度场利用三次样条拟合获得;线弹性材料应力通过简单线弹性本构方程获取,而塑性材料的表面应力场通过Ramberg-Osgood本构方程计算求得;弹塑性应变能密度分布则由应力-应变曲线数值积分获得。该方法对普通弹性材料或者弹塑性材料均适用,可以用于各种不同的缺陷及缺陷群的材料构型力测量。     

《高温测量的探针技术》

一本新的应用技术书籍《高温测量的探针技术》1987年1月由中国计量出版社出版。该书从应用技术的角度,介绍高温领域各种探针的测量技术,着重描述探针的基本实验方法,对常用典型的探针及特殊用途的探针都作了必要的介绍。全书共分五章,内容包括等离子体诊断用探针技 ...     

《高温测量的探针技术》

一本新的应用技术书籍《高温测量的探针技术》1987年1月由中国计量出版社出版。该书从应用技术的角度,介绍高温领域各种探针的测量技术,着重描述探针的基本实验方法,对常用典型的探针及特殊用途的探针都作了必要的介绍。全书共分五章,内容包括等离子体诊断用探针技 ...     

高温下编织复合材料热相关参数识别方法研究

为了获取高温下编织复合材料的准确弹性参数与热膨胀系数,提出一种基于均匀化理论的热相关参数识别方法.首先,在编织复合材料单胞有限元模型基础上,基于均匀化理论和热弹性理论,施加周期性位移边界条件和温度边界条件,预测编织复合材料的热弹性相关参数.然后,考虑到等效过程中编织复合材料应力分布不均匀等因素引起的误差,将复合材料精细模型的热模态数据作为补充信息,识别编织复合材料热相关参数,对预测的材料参数进行校准.本文在二维编织结构单胞模型基础上,开展等效预测和识别方法研究,验证所提出方法的有效性和准确性.对比等效和识别后热模态的误差,结果表明:本文提出的基于等效预测的参数识别方法,能够准确识别高温下编织复合材料宏观热相关参数.     

高温下编织复合材料热相关参数识别方法研究

为了获取高温下编织复合材料的准确弹性参数与热膨胀系数,提出一种基于均匀化理论的热相关参数识别方法. 首先,在编织复合材料单胞有限元模型基础上,基于均匀化理论和热弹性理论,施加周期性位移边界条件和温度边界条件,预测编织复合材 料的热弹性相关参数. 然后,考虑到等效过程中编织复合材料应力分布不均匀等因素引起的误差,将复合材料精细模型的热模态数据作为补 充信息,识别编织复合材料热相关参数,对预测的材料参数进行校准. 本文在二维编织结构单胞模型基础上,开展等效预测和识别方法研 究,验证所提出方法的有效性和准确性. 对比等效和识别后热模态的误差,结果表明:本文提出的基于等效预测的参数识别方法,能够 准确识别高温下编织复合材料宏观热相关参数.      

酸性与高温环境下花岗岩力学性能试验研究

在各种复杂环境下,冻融循环作用后岩石的力学特性是岩石力学与工程中的一个重要课题.作者用四种不同浓度的硝酸溶液模拟实际工程中的工业废水,用400°高温处理后的岩石模拟实际工程中的高放射性核废料中的岩石.通过花岗岩在0％、1％、3％、5％四种浓度硝酸溶液和一组高温共同作用的冻融腐蚀循环实验,研究了岩石质量、峰值应力和峰值应变随酸性溶液浓度变化的规律,发现岩石在酸性环境下的冻融循环损伤更为严重.基于Rabtnov损伤力学的概念,得出损伤变量D变化曲线,揭示了花岗岩力学性能劣化与溶液浓度的关系,为今后冻融腐蚀循环条件下岩石力学性能的研究提供一定的试验、理论基础.     

聚变堆循环温度载荷下纯铜疲劳蠕变行为的数字相关测量

聚变堆偏滤器部件主要受到周期性高热流载荷的作用,其过渡纯铜夹层在高温变载荷下粘性效应突出,实际疲劳蠕变特性可能偏离常规的本构模型,开展相关研究是未来高热流偏滤器设计和评估的关键基础问题之一。本研究采用数字图像相关测量设备在新建成的聚变堆热疲劳综合实验平台上,测量了纯铜试件在拉应力条件下周期性循环热载荷对其疲劳蠕变特性的影响特征。结果表明温变载荷的温升速率上升会较大程度缩短纯铜稳态蠕变时间,提前进入快速蠕变阶段。     

瞬时高温的测量

从辐射热力学的观点,即能量观点,研究光的吸收和发射,则在热平衡的情况下,引出温度概念。热平衡时的辐射称为温度辐射。温度是辐射热力学的一个宏观参。另一方面,物体发射和吸收能量是分子和原子的运动状态发生变化的结果,温度描述了物体内部分子、原子微观运动状态的统计规律。测温,在光源研制,等离子体物理,炸药爆轰机理,动载下物质性态的研究等方面,都具有重要意义。我们知道,凝聚体受冲击压缩后的温度,通常是通过测冲击波的速度和波后粒子速度后,再代入用理论模型建立的状态方程,间接求出。如果能直接测出温度参量,则不仅可以检验理论模型的正确性,而且可利用所测温度数据直接建立状态方程,这是实验工作者感兴趣的事情。     

数字散斑相关法研究镍钴基高温合金中的PLC效应

作为航空发动机涡轮盘用新型材料,镍钴基变形高温合金在300～600℃温度区间内拉伸时会产生Portevin-Le Chatelier (PLC)效应.本文采用数字散斑相关方法,研究了镍钴基变形高温合金在400℃下拉伸变形过程中伴随PLC效应出现的应变局域化现象,即PLC带.实验结果表明,PLC带内的应变比试件平均应变大一个数量级,而带外部分应变接近于零.同时还观察到了带外部分的弹性收缩现象,即出现应变为负的区域.在拉伸全程中,PLC带与拉伸轴方向成约60°的夹角.PLC带的宽度均为4～4.5 mm,远大于试件最小尺寸(厚度),这一点与铝合金中的带宽与试件最小尺寸相近这一现象截然不同.     

高温环境下纤维复合材料蠕变损伤的细观机理研究

首先利用复合材料纤维断裂单胞模型，编制蠕变损伤子程序，对单胞模型进行蠕变损伤分析。分析了纤维／基体弹性模量比对蠕变变形、蠕变损伤以及应力场的影响。从计算结果发现，蠕变损伤首先在纤维断裂尖端起始，然后沿着一定的角度向基体外围延伸，直至完全损伤，而且纤维／基体模量比对高温环境下的复合材料蠕变损伤产生很大的影响；纤维与基体的模量相差越大，复合材料越容易变形，抵抗蠕变变形的能力就越小，蠕变损伤越严重。经过对不同韧性的基体材料进行研究，发现基体韧性低的复合材料蠕变损伤明显高于高韧性基体复合材料，表明低韧性基体复合材料抵抗蠕变破坏的能力较低。     

WC-Ni-PbO高温自润滑金属陶瓷材料的研究

作者考察了热压烧结WC-Ni-PbO金属陶瓷材料的高温摩擦学性能,发现其在400～600℃的温度范围内具有较高的机械强度和良好的自润滑性,而且在比较高的滑动速度和负荷条件下的摩擦磨损性能更优。X-射线衍射分析表明,这种材料的主要成分是Ni、WC和PbWO_4。随着环境温度的升高,材料摩擦轨迹上PbWO_4的含量逐渐增多,摩擦系数逐渐下降,表明PbWO_4具有高温润滑性。WC-Ni-PbO材料的摩擦温度特性与PbO的不同,无论是未经摩擦的材料,还是在其摩擦轨迹上,均未发现PbO的存在。     

高温条件下材料与结构力学行为的研究进展

本文回顾了最近十年来材料与结构高温力学行为若干热点问题的研究进展,包括高温下材料力学行为的多尺度特性、多组元材料的蠕变力学性能、拘束条件下的高温断裂理论、高温下的结构安全评定理论等.指出:为了保障重大高温装备的安全运行,并为高技术工艺装备的实现提供理论支撑,必须实现时间尺度与空间尺度上的事件的转换与关联,解决高温材料老化的物理化学动力学问题,理清应力应变场与化学动力学过程的相互作用;应强化材料界面缺陷及高温结合强度的微观测量方法与理论分析的研究;需要进一步研究损伤影响下的实际蠕变裂尖应力场,精确描述拘束效应的蠕变裂纹扩展速率模型,以进一步建立拘束下的高温断裂理论;在高温结构的安全评定方面,在目前的失效评定图基础上引入与材料、结构同时关联的损伤维度(时间相关),可望实现较为复杂损伤机制下的失效评定.     

数字散斑相关方法用于PMMA弹性模量的测量

通过三点弯载荷实验,利用数字散斑相关方法得到了试件载荷过程中对应的载荷-位移曲线. 依据实验中试件载荷前后位移的变化量,对常用工程材料PMMA的弹性模量进行了测定. 实验数据表明所测弹性模量较为真实、客观,相对误差较小. 该研究方法为同类材料未知弹性模量的测定提供了一种行之有效的测量途径.