面心立方金属在低周冲击疲劳载荷下循环形变的微观机制

对面心立方结构多晶纯铜和纯铝在低周冲击疲劳载荷下循环形变的微观机制进行了研究。疲劳过程中用扫描电子显微镜（SEM）对试样表面进行观察，结果表明：在冲击疲劳载荷下，滑移和孪生是面心立方金属变形的主要方式。疲劳初期，纯铜试样表现还出现晶粒的弹性凹凸变形。孪晶和晶粒凹凸变形这类瞬态或快速形变机制的发生，是冲击疲劳不同于常规疲劳的显著特点。     

40Cr钢低周冲击疲劳裂纹扩展行为

在自行设计的拉一压Hopkinson杆式冲击疲劳试验机上进行了40Cr钢正火态和两种温度回火态的低周冲击疲劳试验，以研究疲劳裂纹扩展行为，得到以下主要结果。40Cr钢疲劳裂纹扩展速率da/dN在缺口塑性区内外有明显的“落升”现象，在体弹性区内，冲击疲劳的da/dN亦可用Paris关系描述，da/dN有明显的应变速率效应，与常规疲劳相比冲击疲劳裂纹以更大速度扩展，da/dN随着材料强度的提高而减小。     

Zr－4合金的低周疲劳行为

研究了６２０℃×１ｈ再结晶状态Ｚｒ－４合金在室温（ＲＴ）、４００℃和６００℃下对称拉－压低周疲劳行为，不同温度下Ｚｒ－４合金的循环应力－应变曲线均位于单调拉伸曲线上方，表现为循环硬化特征。疲劳寿命曲线测试结果表明，随着试验温度升高，疲劳寿命降低，特别在低应变幅区域。断口分析表明：ＲＴ下Ｚｒ－４断口形貌以浅的韧窝和辉纹为主；４００　℃下出现了许多二次裂纹；６００℃下则为规则排列的“之”字形裂纹．分别采用Ｃｏｆｆｉｎ－Ｍａｎｓｏｎ法和循环滞回能法估算了Ｚｒ－４的疲劳寿命。     

纯铝和铝合金的低周冲击疲劳行为

报导工业纯铝和硬铝在掌规低周疲劳和低周冲击载荷下的力学行为，包括应力应变回线，循环硬（软）化及疲劳寿命等，试验结果表明，硬铝既是一种高强度轻金属材料，同时也是一种疲劳脆性材料，过载能力偏低，在构件设计和使用中需予注意。     

六方金属在低周冲击疲劳载荷下的损伤机制

研究了六方金属纯锌和TC4钛合金在低周冲击疲劳载荷下的循环变形和损伤机制。在疲劳过程中用扫描电子显微镜(SEM)对试样表面形貌进行跟踪观察。发现六方金属在冲击疲劳载荷下变形的主要形式是孪生；TC4钛合金沿孪晶界发生“挤出”，微裂纹沿挤出脊形成，并沿孪晶界按Z字形扩展。另外，在纯锌试样表面上可以观察到普遍的畸变和翘曲。     

冲击荷载下C型G550冷弯钢的断裂机理研究

以C型G550薄壁冷弯钢构件为研究对象, 通过材料在不同应变率下的拉伸实验和数值模拟数据得到Johnson-Cook (J-C)本构模型和Johnson-Cook失效模型参数. 通过Abaqus软件模拟了不同冲击荷载作用下C型冷弯钢构件撕裂破坏的全过程, 利用落锤装置轴向冲击试验进行对比, 其实验结果与有限元数值模拟结果有良好的一致性. 此外, 对冲击试样撕裂断口进行微观形貌分析, 得到构件的断裂机理. 结果表明: 随着冲击速度的提高, 冲击力对构件的加载时间增加, 构件需要较大的塑性变形来吸收冲击能量; 冲击速度越高, 裂纹扩展功所占吸收冲击能量的比例越大, 显示出高速下裂纹扩展的能力越好; 冲击速度较高时, 以脆性断裂为主, 断口出现解理面, 甚至在高速变形时发生了绝热剪切破坏.     

无碳化物贝氏体高碳钢滚动接触疲劳失效分析

对无碳化物贝氏体高碳钢开展滚动接触疲劳试验, 利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、三维轮廓仪、显微硬度计和纳米压痕等分析方法, 对比分析低应力和高应力水平下的失效行为, 研究其失效机制. 结果表明, 无碳化物贝氏体高碳钢在1.8 GPa低接触应力下有更优异的滚动接触疲劳性能, 其失效形式为表面剥落; 在2.6 GPa高接触应力水平下, 表面出现严重的塑性变形, 表面粗糙度增加导致最大剪切应力增加, 位置逐渐靠近表面. 在2.6 GPa接触应力下塑性变形层形成梯度结构, 但是在1.8 GPa接触应力下并未发现梯度结构, 在塑性变形层发现大量的孔洞.     

GCr15马氏体钢剪切试样断口局部熔融研究

本文采用开45?缺口剪切压缩试样, 比较研究GCr15马氏体钢在准静态压缩和高速冲击下样品断裂面的温升机制. 结果显示两种加载状态的断口上都发现了大量的局部熔融, 说明温升均超过1500℃. GCr15马氏体钢的塑性很低, 然而在剪切应力主导的试样上, 两种加载的剪切面均发生了很大塑性应变. 试样断裂瞬时所释放的能量以及裂纹面间的大滑移摩擦导致局部温升超过熔点. 分析结果表明, 两种加载模式下产生的熔融物均由残余奥氏体和孪晶马氏体组成. 受热的影响, 熔融物下面的基体组织经历了动态再结晶, 从而形成马氏体和奥氏体等轴晶. 因此,在剪应力主导的应力状态下, 马氏体钢的剪切断裂机理与加载速率无关, 高速冲击与准静态加载下的断裂模式和机理没有本质区别. 断裂瞬间产生局部温升促使材料熔融, 这是该材料剪切断裂的特性. 本文结论对GCr15马氏体钢剪切主导断裂机理的认识有重要意义.     

冲击压缩下纯铝中微孔洞塌陷的数值模拟

由于实验中无法观察材料的孔涮在受冲击加载时的变形过程,本文对纯铝中孔洞的变形过程进行了数值模拟.采用了3种材料模型:舣线性模型、塑性随动模型和应变率相关塑性模型,分别模拟了它们在冲击压缩下内部微孔洞的塌陷,并对结果作了详细的比较.结果表明:基体材料模型为双线性模型时,孔洞在冲击压缩下会出现射流现象,应变率的变化和材料的硬化方式不影响孔洞的变形;模型为应变率相关塑性模型时,孔洞在冲击压缩下不会出现射流现象,孔洞的变形与当前应变率和应变率历史相关;模型为塑性随动模型时,孔洞在压缩到某一时刻体积不会进一步缩小,孔洞周围单元会因失效而被删除,孔洞反而有变大的趋势,并且用这种模型模拟孔洞变形时,硬化系数会对孔洞变形有影响.通过对使用3种模型计算结果的比较,可以确定影响孔洞变形的主要因素.     

冲击拉压疲劳试验机及试验方法

本文介绍自行设计的冲击疲劳试验机及试验方法，对试验技术及误差进行了分析讨论。     

35CrMnSiA钢动态断裂韧度试验研究

利用电液伺服材料试验机和专门研制的加长摆杆测力冲击试验机，测定了35CrMnSiA钢动态断裂韧度KId，研究了不同尺寸试样满足平面应变状态的条件以及应变率对KId的影响．     

热冲击下分区均质材料耦合热弹性问题的变分原理

针对分区均质材料，考虑了热冲击产生的惯性效果和较大的应变速率对温度场的影响，建立了描述热冲击问题的理论模型，证明了热冲击下分区均质材料耦合热弹性问题的变分原理．为热冲击下分区均质材料耦合热弹性问题的定量求解，提供了理论基础．     

冲击载荷下灰口铸铁力学行为的率效应及其破坏特性

利用ＳＨＰＢ压杆及Ｉｎｓｔｒｏｎ液压伺服材料试验机对灰口铸铁从准静态（应变率１０＾－４ｓ＾－１）列冲击动态（应变率４＊１０＾３ｓ＾－１）进行了宏观与微观相结合的试验研究,得到了该材料在不同应变率下的应力－应变曲线。实验结果表明,灰口帮铁在塑性变形初期对应变率不敏感,随应变增大则具有一定的应变率硬化效应,但在更高应变率下随应变增大会出现反向应变率效应,这些特性与灰口铸铁源于片状石墨处内部微裂纹纹成核     

Z型Q345冷弯钢构件率相关本构模型下的动态冲击失稳研究

以Z型Q345薄壁冷弯钢构件为研究对象, 首先测试了试验钢在10-4~102s-1应变率内的材料力学属性, 并拟合得到了由Johnson-Cook本构模型表述的材料本构参数, 同时对拉伸断裂的试件断口做了微观形貌分析. 接着, 在落锤装置上对Z型冷弯钢构件做不同速度的轴向冲击试验, 研究构件受到冲击的动态失稳变形情况. 然后, 通过ABAQUS软件建立了可以反映锤头冲击构件过程的仿真模型, 考虑应变率效应和初始缺陷等因素, 分析了构件主要部位端部质点的位移和速度变化情况以及应力波传播效应的影响. 结果表明 薄壁冷弯钢构件受到外部冲击作用会产生动态屈曲, 随着冲击载荷增大, 发展为明显的塑性变形. 应力波的传播效应对动态屈曲模态的阶跃起着关键的作用.     

轻型汽车后桥半轴断裂件的组织及断口特征

采用光学显微镜和扫描电子显微镜等手段，对某轻型汽车40Cr后桥半轴断裂件的组织及断口特征进行了分析结果表明：半轴在调质处理时的淬火温度不够高，使其表层和心部组织中存在较多的铁素体相，造成了工件最终的硬度和疲劳强度不足，导致半轴在使用中发生扭转疲劳断裂．     

ZWT非线性热粘弹性本构关系的研究与应用

回顾和介绍了源于高分子材料非线性热粘弹性本构特性研究的ZWT（朱玉唐）本构模型。该模型揭示了高聚物在跨越准静态到冲击动态8个量级应变率范围和大应变下的本构非线性来自纯弹性响应而其率相关响应基本呈线性;发现准静响应和高应变率响应分别由各自的特征松弛时间控制,而各自的影响域仅为4．5个量级应变率;在同时考虑湿度效应后发展了非线性热粘弹性本构模型,并建立了相应的时间／速率与温度间的互换／等效关系;实验证实ZWT方程对热固性塑料、热塑性塑料和高聚物基复合材料都适用,并可推广到混凝土;在研究了材料内部损伤在冲击大变形下的率相关抽伤学化律后,进一步提出了计及损伤率型演化的ZWT方程和相应的双变量（应变、应变率）动态破坏准则;基于ZWT方程研究了粘弹性波的弥散和衰减特性,指出存在一个由高应变率松驰时间占统治地位的“有效传播时间”或“有效传播距离”;进而一方面提出了一个确定高聚物在高应变下粘弹性本构方程的反问题解法,另一方面把传统的SHPB弹性压杆技术推广到粘弹性压杆,从而可对低波阻抗材料进行冲击试验研究。     

冲击疲劳裂纹扩展的偏折现象

考察了在冲击疲劳载荷下低碳钢试样表面裂纹扩展的偏折现象,结果表明,冲击疲劳裂纹扩展的微观途径是以ｚｉｇ－ｚｇｇ方式为主要特征的晶界、滑移带邻近裂纹间的相互作用是引起裂纹扩展偏折的三个主要因素。     

混凝土结构动态安全分析的重要基础──混凝土动态力学性能

混凝土结构在爆炸与冲击载荷下的安全分析通常应计及两种最基本的动力学效应，即结构的应力波效应和材料的应变率效应。然而混凝上结构中的应力波传播特性实际上又依赖于混凝土在高应变率下的率型本构关系。本文回顾讨论了这方面的研究进展情况，包括混凝土弹性摸量，抗压强度，断裂应变等重要强度参数对应变率的相关性，特别强调混凝上率型本构夫系的研究、以及计及损伤演化的重要性。最后指出研究中存在的问题，及今后的发展趋势。     

国产航空有机玻璃在冲击载荷下的热粘弹性力学响应

本文以鸟撞高速飞机风档问题为背景,对国产航空有机玻璃3~#PMMA在从准静载荷的应变率(10~(-4)S~(-1))直到冲击载荷的高应变率(10~3S~(-1))范围,和环境温度从-60℃到+100℃范围内的力学性能进行了系统的实验研究,并建立了相应的非线性热粘弹性本构方程。理论预示与实验结果符合。另外还对3~#PMMA低温及高应变率冲击脆化现象进行了讨论,发现与这一现象相一致,3~#PMMA在高应变率冲击条件下的玻璃化温度有明显的提高。     

2种不同相容剂的PP/PA共混高聚物动态损伤演化的模量表现

对含2种不同相容剂的PP／PA共混高聚物试样进行了高应变率冲击试验,以冲击后试样的模量变化来表征损伤演化,借助于“损伤冻结”的方法来控制总应变,分别得到了其损伤值随应变及应变率变化的曲线．试验表明,共混高聚物的损伤发展存在一个应变阈值(大约在4％-6％之间);超过阈值后,损伤值随应变和应变率的升高均有所增加,其中应变增加对其损伤发展的影响占有主导地位,相比而言,112^#(以PP—g—MAH为相容剂)比113^#(以TPE—g为相容剂)的损伤演化更为迅速．