金属拉伸试验方法的关键及其对策

本文首先指出金属拉伸试验方法的关键问题是试验时的应力速率及应变速率控制,首次提出应用传感器及计算机技术,以一只比例节流阀为控制器构成旁路节流式微机控制电液系统,具有压力和速度双重控制功能,在液压式万能材料试验机上获得良好的应力速率及应变速率控制的试验结果,为我国液压材料试验机功能扩展和开发新一代机型奠定基础,以适应２１世纪静强度检测的需要。     

金属的塑性

金属成型,涡轮叶片寿命,金属结构承载能力,装甲侵彻,以及结构金属抗断裂能力等方面的进展,都取决于对金属塑性的深入了解.由于金属塑性响应的内在复杂性,因此要获得这样的了解,就需要持续不断地进行研究工作,并需要在理论、实验和数值方法上有所创新.经典塑性理论虽然在对金属结构受到接近比例载荷的常规应用中具有很大价值,但在涉及象大变形、循环载荷、高温、局部剪切或高应变率的许多重要应用中却不令人满意.必须有一个在物理学基础上发展起来的塑性理论,来解决现代工程技术所面临的种类广泛的问题.发展这种理论,需要有严格的实验,以便揭示微观机理和宏观塑性响应之间的关系,并为确定所提出理论的正确性提供根据.对于发展一个更全面的理论来说,考虑率相关、大变形、非比例载荷、温度敏感性及品界效应等是重要的.计算机的大小和速度的惊人的增长,为利用更符合实际的塑性理论进行计算消除了障碍.放松对计算的约束条件,给与塑性有关的工程技术问题的重大发展提供了一个特殊良机.由于晶粒旋转及空洞扩散之类的效应引起了软化,因此要想适用于涉及这种软化的情况,就需要有精确的有效计算机编码.尤其十分需要预测材料由于形成剪切带和由于空洞并合而引起的破坏的能力.在一般加载历史过程中,必须确定控制损伤累积的物理原理,并用计算机编码表示出来.      

红外瞬态测温装置及其在冲击拉伸试验中的应用

为研究材料在高速变形时的性态和破坏过程以及热力偶合问题,作者自行研制并设计了一套红外瞬态测温装置,同时对它进行了整体动态标定.并利用该装置在摆锤式杆-杆型冲击拉伸试验机上首次获得了三种不同材料的试件在冲击拉伸过程中的瞬态温升曲线,得到了一些颇有意义的结论。     

自适应分析在确定裂纹尖端塑性区中的应用

在分析裂纹扩展及材料强度时对塑性区的估算是很重要的,本文提出采用自适应有限元分析来确定裂纹尖端塑性区的方法,计算结果表明这种方法通过网格自动加密能够有效地跟踪出弹塑性的交界面。     

拉伸杆的弹粘塑性解

本文分析了弹粘塑性拉杆的蠕变特性与松弛特性．     

确定微纳米尺度金属薄膜拉伸分叉点的实验研究

为了确定微纳米尺度金属薄膜的拉伸分叉点,本文使用磁控溅射镀膜技术,在PI(聚酰亚胺)基底上沉积500nm厚的铜薄膜,制作薄膜/基底结构拉伸试件。在单轴拉伸作用下,通过测量拉伸加载过程中铜薄膜的电阻变化情况,得到薄膜电阻随应变变化的关系,并与理论推导的结果进行对比分析,从而确定了塑性阶段理论曲线与实验曲线分离的点,即铜薄膜的分叉点。以此为基础,研究了铜薄膜在单轴拉伸作用下的分叉行为。研究结果表明,沉积于PI基底上的微纳米尺度铜薄膜在单轴拉伸下,经过弹性变形阶段后,很快就发生分叉,然后产生破坏,而塑性变形阶段和局部化阶段较短;弹性阶段薄膜的电阻变化速率很小,塑性阶段薄膜的电阻变化速率稍有增大,而当薄膜表面开始出现微裂纹后,电阻变化速率急剧增大。     

小冲杆试验确定材料拉伸断后伸长率的研究

小冲杆试验技术可以近似无损地测试材料的力学性能.本文对几十种材料进行了小冲杆试验研究,对小冲杆试样的抽向挠度δ与拉伸断后伸长率A进行了经验关联.研究表明,对于试验中涉及的几十种材料,二者之间没有统一的线性相关公式,但可以按材料的杭拉强度和屈强比将材料分类,然后分别对δ和A进行线性关联.对于抗拉强度小于600MPa的材料...     

超塑拉伸时缩颈的粘塑性力学分析及变速拉伸

本文基于“粘塑性流动理论”,求解了金属超塑性拉伸变形时粘塑性流动的力学平衡方程.得出了缩颈部位金属流动速度的解析式;从而应用应变速率敏感时塑性变形的稳定流动判据,对超塑性拉伸过程中的缩颈游动进行了力学分析.并用此理论解释了近几年发现的超塑性变速拉伸时延伸率显著增加的现象,试图为超塑性的进一步开发和应用提供新的启示,从能量的观点对超塑性变形行为进行新的解释.     

缺口试件拉伸试验中的材料失效函数确定方法

为了能合理建立材料的失效函数,基于变形路径对延性损伤破坏影响的研究结果,结合数值模拟和优化方法,对几种典型缺口试件的拉伸颈缩破坏试验进行了分析,给出了缺口试件拉伸试验中的失效函数的计算方法.     

金属切屑塑性流动的稳定性

对金属正交切削过程中切屑形成机制和材料塑性流动行为进行实验研究和理论分析.通过对4种常用金属材料正交切削过程的实验研究和切屑形貌的微观观察,确定了连续切屑转变成锯齿切屑的临界速度.结果表明该临界速度与材料性能相关.在实验观察基础上,提出描述材料正交切削过程的二维分析模型.该模型假设切屑形成区为包括主剪切区和次剪切区的一个平行四边形.载荷有主剪切区中的剪应力和次剪切区中的正压力;通过量纲分析得到描述材料正交切削过程的无量纲主控参数和无量纲形式的基本控制方程;应用线性稳定性分析方法建立平面应变状态下评价材料塑性流动稳定性的普遍准则;求得切屑形成区内材料塑性变形的速度和应力近似解.讨论切屑形成、形貌转变以及相关的塑性失稳机制.分析结果表明,表征材料惯性与阻尼之比的无量纲参数—雷诺数可以作为主控参数描述金属切削过程以及切屑材料塑性流动的稳定性.     

正交各向异性旋转壳的塑性拉伸失稳

研究了正交各向异性旋转壳的拉伸塑性失稳，给出了失稳条件下强化材料旋转壳的应力和应变。     

金属切屑塑性流动的稳定性

对金属正交切削过程中切屑形成机制和材料塑性流动行为进行实验研究和理论分析. 通过对4 种常用金属材料正交切削过程的实验研究和切屑形貌的微观观察,确定了连续切屑转变成锯齿切屑的临界速度. 结果表明该临界速度与材料性能相关. 在实验观察基础上,提出描述材料正交切削过程的二维分析模型. 该模型假设切屑形成区为包括主剪切区和次剪切区的一个平行四边形. 载荷有主剪切区中的剪应力和次剪切区中的正压力;通过量纲分析得到描述材料正交切削过程的无量纲主控参数和无量纲形式的基本控制方程;应用线性稳定性分析方法建立平面应变状态下评价材料塑性流动稳定性的普遍准则;求得切屑形成区内材料塑性变形的速度和应力近似解. 讨论切屑形成、形貌转变以及相关的塑性失稳机制. 分析结果表明, 表征材料惯性与阻尼之比的无量纲参数— 雷诺数可以作为主控参数描述金属切削过程以及切屑材料塑性流动的稳定性.      

金属塑性成型理论研究的进展

本文综述了近年来金属塑性成型理论在基本规律、成型力学问题解法、外摩擦及成型过程模拟实验技术等方面的进展.     

冲击拉伸实验装置的研制及其试验研究

材料动力学试验技术远比准静态力学中的复杂,为了模拟各种速率的冲击加载过程,试验装置设计就成为关键问题之一.特别是针对材料动态拉伸性能的测试,目前的冲击拉伸装置还没有统一标准,因此本文基于一维弹性应力波原理设计了一套双气室间接杆-杆型冲击拉伸试验装置.该装置采用了双气室对称布置的方式,通过气体转换器实现气路的转换,克服了现有气动式冲击拉伸设备结构复杂、密封要求严格的缺点.本文利用该装置对2A12T4铝合金试件的冲击拉伸性能进行了测试,并数值分析了应力波在杆系和试件中的传播效应.通过试验测试和数值分析论证了该冲击拉伸装置实验的可靠性和设计的合理性.     

杆中弹塑性边界传播速度的确定

本文在作者以前发表的一篇文章的基础上,给出了加载边界上屈服条件的数学表达式,研究了在一般情况下确定弹塑性边界传播速度的方法,讨论了在弹塑性边界上的折点和杆端可能出现的各种复杂情况,指明了相应的封闭的定解方程组。所得结果是解决具有复杂加载和卸载过程时杆中弹塑性波传播问题的基础,可以作为处理弹塑性边界,特别是有关初始传播速度及折点问题的依据。     

塑性节点法的研究及其在薄壳结构中的应用

本文采用变分原理及离散塑性流动定律假设研究了弹塑性有限元的新方法—塑性节点法及其所表示的物理意义。结果表明:该方法的物理实质是所述的塑性流动定理的离散。在一般意义下,本文对其进行了修正,典型板壳例题和复杂壳体结构的弹塑性有限元分析显示,计算结果与文献资料和实验数据符合较好。证明用文中方法进行壳体结构的弹塑性分析是行之有效的和可靠的。     

金属拉伸、剪切强度同金属摩擦特性的关系

研究了金属在真空中同金刚石、氮化硼、碳化硅、锰锌铁氧体及金属本身接触时,金属的理论拉伸、剪切强度同金属的摩擦特性之间的关系。也研究了金属的实际剪切强度同金属的摩擦特性之间的关系。通过平衡表面能、垂直于拉伸轴的平面的晶面之间的间隙和杨氏弹性模量,得到了理论单轴拉伸强度的估计值。根据剪切模量、金属剪切方向原子的往复距离和剪切平面的晶面之间的间隙,得到了金属理论剪切强度的估计值。发现金属的摩擦系数同金属的理论拉伸强度、理论剪切强度及实际剪切强度有关。金属的强度越高,摩擦系数就越低。      

光塑性法基础研究及其应用

光塑性法是基于透明双折射材料受力超过其弹性极限状态时光学图象解释的一种全场方法。本文简要地介绍普通光塑性法的基本原理,对光塑性材料的力学、光学性能进行了测定,并研究聚碳酸酯材料的应变一条纹级数关系,建立了其应变—光学定律,还把本法应用于一个典型例子的研究,获得了满意的结果。     

《塑性弯曲理论及其应用》

<正> 现有多数金属加工理论的书大都是讨论块体成形方面的,特别是滑移线理论,而另一重要方面关于板材塑性弯曲理论的讨论却付缺如.北京大学余同希教授和章亮炽博士著的《塑