含棉冰材料在低应变率下的抗压性能

航空飞行器在飞行过程中不可避免地受到冰雹冲击的威胁,严重危害航空器的飞行安全。目前,天然冰材料的冲击特性尚不明确,为此,依据ASTM F320-21标准《航空与航天透明外壳冰撞测试》,研究了不同应变率下天然冰材料的力学性能。天然冰相对于人工冰雹具有密度低、强度高的特点,结合冰雹制备标准,制备了含棉纤维质量分数为0、3%、6%、12%的冰柱试样。利用万能试验机对冰试样进行应变率分别为10^-4、10^-3、10^-2 s^-1的压缩实验,分析了棉纤维质量分数与应变率对冰试样压缩力学性能的影响,以及破坏形式与临界应变能密度的关系。结果表明：透明冰在应变率约为10^-3 s^-1时由韧性向脆性转化,且添加棉纤维有助于提高冰的压缩屈服强度,在压缩过程中表现出“裂而不碎”的现象;在准静态压缩下,两种冰模型破坏时转化为裂纹表面能所需的能量均比转化为塑性能所需的能量更少。     

碳纳米管薄膜层间改性复合材料 在不同应变率下的力学性能

将浮动催化化学气相沉积法制备的碳纳米管膜作为碳纤维层间改性材料,采用热压成型工艺制备了碳纳米管膜/碳纤维/环氧树脂混杂复合材料,并对其进行准静态II型断裂韧性实验以及准静态和动态压缩实验。碳纳米管膜层间改性后,复合材料的II型断裂韧性比未改性材料提高约60%,扫描电镜图像显示增韧机理主要是碳纳米管对基体的桥联。压缩实验结果表明,准静态压缩下碳纳米管膜改性材料在面内和面外两个方向的压缩强度都得到一定提高,动态面外压缩时改性后材料的压缩强度提高约9%,但是动态面内压缩时压缩强度没有提高,断口形貌显示这主要是碳纳米管膜内的分层所致。     

高应变率下材料行为的分子动力学研究

 本文用分子动力学方法研究了高应变率下晶体材料的力学行为。在冲击加载下，晶体材料中产生了位错和塑性变形。在强冲击时还可出现相变变化。在讨论应变率变化时，获得了屈服强度随应变率增大而增高的结果。     

转角双层石墨烯在应变下的光电导率

理论研究了转角双层石墨烯在施加不同单轴应变下的能带结构和光电导率,用连续模型分别计算了转角为1.05°和1.47°的转角双层石墨烯在应变下的能带、态密度以及光电导率,发现这些量随应变的变化是连续且显著的.通过对能带的分析以及光电导率的测量能够获得应变对平带产生的实际影响,这为今后实验对应变与平带的研究打下基础;此外样品...     

超高应变率拉伸破碎铝的粒子尺寸测量

材料在超高应变率下发生的动态拉伸破碎是冲击波物理领域的一个重要内容,受诊断技术限制,粒子尺寸直接测量的数据非常有限。基于脉冲激光同轴全息技术,建立了一套材料超高应变率破坏状态和破碎粒子诊断的高精度联合测量系统,利用该系统,成功开展了107～108/s超高应变率范围内铝的动态破碎粒子在位测量,获得了粒子尺寸分布数据。     

超高应变率拉伸破碎铝的粒子尺寸测量

材料在超高应变率下发生的动态拉伸破碎是冲击波物理领域的一个重要内容,受诊断技术限制,粒子尺寸直接测量的数据非常有限。基于脉冲激光同轴全息技术,建立了一套材料超高应变率破坏状态和破碎粒子诊断的高精度联合测量系统,利用该系统,成功开展了107～108/s超高应变率范围内铝的动态破碎粒子在位测量,获得了粒子尺寸分布数据。     

高温高应变率下G550冷弯钢的动态力学行为

为研究G550冷弯钢在高温和高应变率下的动态力学性能,采用高温同步控制霍普金森拉杆装置,开展了不同温度下的高应变率拉伸试验,并在高速液压拉伸试验机上进行了室温下的中应变率拉伸试验。通过获得的应力-应变曲线,得到了材料的本构模型,结合微观形貌分析,探究了温度和应变率对流变应力的影响。结果表明：G550冷弯钢具有明显的应变率强化和温度软化效应。在特定的高应变率范围内(1 000～1 500 s^-1),温度对流变应力的影响大于应变率。基于温度软化系数随温度变化的特征,提出了G550冷弯钢的修正Johnson-Cook本构模型。该模型可以较好地描述G550冷弯钢在高温和高应变率下的动态力学行为,从而为G550冷弯钢在高温、爆炸冲击相关的有限元仿真提供参考。     

UHMWPE的应变率效应及其对超高速碰撞特性的影响

为分析超高分子量聚乙烯（ultra-high molecular weight polyethylene, UHMWPE）的应变率效应及其对超高速碰撞特性的影响规律,采用万能材料试验机和分离式霍普金森拉杆对UHMWPE纤维束进行静、动态拉伸实验,获得了不同应变率下材料的应力-应变关系,并进一步开展了UHMWPE纤维织物的超高速碰撞数值模拟。结果表明,UHMWPE的拉伸模量和强度均随应变率的升高而逐渐增大。随着材料应变率敏感系数的增大,防护结构对弹丸动能的吸收率呈现先减小后增大的趋势。     

平面冲击波压缩下氧化铝陶瓷的动态强度

 简述了一维应变压缩条件下的材料动态强度表征,指出了静水压力和高应变率效应的强度影响。基于Drucker-Prager屈服准则,提出了Hugoniot弹性极限表征的修正形式。进行了氧化铝陶瓷平板撞击实验,采用VISAR测试了氧化铝陶瓷样品的自由面质点速度历程,讨论了氧化铝陶瓷动态压缩强度的测定和存在的问题,对实验现象进行了一定的探讨。结果表明,材料动态强度的表征与实验测定之间存在相当大的差距。     

Ta-10W合金压缩力学性能实验研究

利用MTS材料试验机和分离式Hopkinson压杆(SHPB)实验装置对非退火状态Ta-10W合金进行了准静态和动态压缩实验,给出了材料的静态压缩屈服强度和应变率在700~3 100 s-1范围内的动态压缩应力-应变曲线,并获得了不同应变率下材料的动态屈服强度。通过对实验结果的分析可以发现,非退火状态Ta-10W合金具有较好的韧性,在所进行的实验中试件表面均未出现可见裂纹;试件材料具有较高的静、动态屈服强度,静态屈服强度达到930 MPa,动态屈服强度在1 GPa以上,在所进行的700~3 100 s-1应变率范围内,材料的动态屈服强度随应变率的增加略有提高。     

高应变率下硅橡胶的本构行为研究

 硅橡胶是一种高分子聚合物,可以承受大变形,用途广泛。利用改进的分离式霍普金森压杆（SHPB）实验技术,对硅橡胶试样进行了不同应变率下的冲击压缩实验,基于实验数据,利用应变能函数构建了考虑应变率效应的材料本构形式。同时,实验过程中发现,在高应变率加载条件下,材料在压缩变形后出现了损伤线区,线区直径与加载应变率及试样尺寸之间存在一定的定量关系。     

高温高应变率下混凝土材料的损伤演化方程

采用?74 mm大口径分离式霍普金森压杆(SHPB)对不同温度(20、200、400℃)下的C45混凝土材料进行动态力学性能实验,得到了不同温度、不同应变率下混凝土材料的应力-应变曲线。实验结果表明:在20~400℃温度范围内,混凝土材料具有温度硬化和应变率硬化现象。基于上述实验数据给出了损伤变量关于塑性应变的关系式,并通过相关实验数据确定了不同温度、不同应变率下损伤演化方程的材料参数。将该损伤演化方程应用于混凝土材料的本构关系中,预测结果与实验数据具有较好的一致性,证明了所提出的高温、高应变率下混凝土材料损伤演化方程的合理性。     

D6A、921和45钢的动态破坏与低压冲击特性

 通过对称碰撞研究了D6A、921和45钢的动态损伤与破坏行为。利用自由面速度的双波结构，结合材料在常压下的弹性纵波声速，确定了三种钢的低压Hugoniot关系，同时给出了三种钢的弹性Hugoniot屈服极限以及层裂强度。但是发现，屈服极限和层裂强度的材料分散性明显，在其影响下，层裂强度对加载幅度以及应变率的依赖性得不到体现，从而在其不确定度范围内，可将层裂强度看成一个常数。提出了一个唯象的损伤演化方程，在此基础上，对实验结果进行了部分数值模拟，数值模拟给出的层裂强度远大于近似解析模型的计算结果，两者之间的差异有待进一步研究。     

不同卸围压速率下花岗岩的力学性质及声发射特征

为了研究不同卸围压速率下花岗岩的力学性质,利用RMT-150B岩石力学试验系统对花岗岩试样进行恒轴压卸围压应力路径试验。试验结果表明:相同的初始围压下,随着卸围压速率增大,岩样的延性减小,表现为脆性破坏。卸围压速率越大,卸围压阶段的应变率越高,但总变形量小;当卸围压的速率相同时,初始围压越高,卸围压阶段岩样的应变率和总变形量越大。采用Mogi-Coulomb强度准则对试验结果进行拟合,结果显示:卸围压速率对花岗岩的黏聚力有劣化作用,对岩石的内摩擦角有强化作用;卸围压速率越小,振铃计数的活跃期越长,表明在低卸围压速率下,花岗岩岩样内部损伤发展缓慢且完全。     

LY-12铝高温凝聚态动力学性质研究——高温冲塞剪切破坏强度的测量

 本文介绍LY-12铝合金从常温到400 ℃高温下，动态冲塞剪切破坏强度的测试及研究结果，并给出了该种材料静态压剪破坏强度的测量结果。在上述温度范围内，LY-12铝的动态冲塞剪切破坏强度与其静态结果之比为1.3∶1~4∶1，表明随着温度的升高，动态的强度远大于同温度的静态结果。     

Microstructure and Mechanical Properties of Novel High-Strength,Low-Activation Wx(TaVZr)100−x (x = 5, 10, 15, 20, 25) Refractory High Entropy Alloys

In this work, novel high-strength, low-activation W_x(TaVZr)_100−x (x = 5, 10, 15, 20, 25) refractory high entropy alloys (RHEAs) were prepared by vacuum arc melting. Their microstructure, compressive mechanical properties, hardness, and fracture morphology were investigated and analyzed. The results show that the RHEAs possess a disordered BCC phase, ordered Laves phase, and Zr-rich HCP phase. Their dendrite structures were observed, and the distribution of dendrites became gradually more dense with an increase in W content. The RHEAs demonstrate high strength and hardness, with these properties being higher than in most reported tungsten-containing RHEAs. For example, the typical W₂₀(TaVZr)₈₀ RHEA has a yield strength of 1985 MPa and a hardness of 636 HV, respectively. The improvement in terms of strength and hardness are mainly due to solid solution strengthening and the increase in dendritic regions. During compression, with the increase in the applied load, the fracture behavior of RHEAs changed from initial intergranular fractures to a mixed mode combining both intergranular and transgranular fractures.     

Microscopical study of the formation of adiabatic shear bands in 4340 steel during dynamic loading

In this study, optical microscopy, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, X-ray diffraction and electron probe microanalyser were used to analyse the changes in microstructure of AISI 4340 steel specimens caused by impact at high strain rates and large strains. The structures of the steel prior to dynamic deformation and after dynamic deformation were examined to understand on a microscale level, the mechanism of formation of adiabatic shear bands (ASBs). The study also includes the structural changes that occur during post-deformation annealing processes which may relate to understanding of the mechanism of formation of ASBs. Prior to deformation, the tempered steel specimens consisted of lenticular laths of α-ferrite with precipitated platelet and spherical M₃C carbides. After impact, the structure inside the shear band was characterized by refined and recrystallized grains immersed in dense dislocation structures. In addition, residual carbide particles were observed inside the shear bands due to deformation induced carbide dissolution. Regions away from the shear bands developed ‘knitted’ dislocation walls, evolving gradually into sub-boundaries and highly misoriented grain boundaries at increasing strains, leading to grain refinement of the ferrite. After impact, annealing the shear bands at 350?°C resulted in an increase in hardness regardless of the heat treatment before impact, amount of deformation and the time of annealing. This is because of the occurrence of extensive reprecipitation of dissolved carbides that existed in the steel structure prior to deformation. It is concluded that dynamic recovery/recrystallization, development of dislocation structures and carbide dissolution all contribute simultaneously to the formation of ASBs in quench-hardened steels.