热塑性聚合物复合材料蠕变性能的综述

热塑性聚合物复合材料(TPCs)由于其力学性能优异、产量巨大,并具有价格优势,已被作为重要的结构材料得到了广泛的应用.然而,由于聚合物的粘弹本性,其不可避免地会在外力的作用下产生随着时间延长而增加的形变,即蠕变.这种作用将对材料造成永久形变以及不可恢复的破坏,从而限制材料的应用.本文通过对TPCs蠕变的研究综述,详细探讨了TPCs蠕变的机理特征,分析了各类因素(诸如分子结构、填料、应力、温度等)对TPCs蠕变作用的影响规律.在此基础上,简明扼要的分析并提出了有助于获得抗蠕变性能优异的TPCs的方法.     

蠕变损伤问题的有效模量法及差分解

本文在蠕变损伤问题中，以有效模量法将损伤变量引入本构方程，给出相应非线性问题的差分解；并将结果与一维实验数据及有效应力法的结果进行了比较。     

蠕变－弹塑性－损伤耦合响应的有限元分析

本文处理各向异性非线性材料的蠕变。弹塑性－损伤耦合响应的数值计算。建议了一个计算应力的三级向后欧拉积分算法。导出了一个利用Ｎｅｗｔｏｎ－Ｒａｐｈｓｏｎ迭代的一般的直接应力返回映射算法。同时求解应力向量和蠕变、塑性、损伤的内状态变量。也导出了用于全局Ｎｅｗｔｏｎ－Ｒａｐｈ－ｓｏｎ迭代过程的一致性切线矩阵公式。给出的数值例题结果表明所提出的算法和公式在模拟耦合本构行为上的能力和可靠性。     

一种用于P92钢寿命预测的蠕变模型研究

首先分别在595℃、610℃、670℃下进行了P92钢的单轴蠕变拉伸实验。结果表明:当实验温度高于600℃时,应力和应变在双对数坐标下呈现非线性特征,蠕变过程无法通过Norton指数模型进行描述。为了进一步解决高温下蠕变寿命的计算和预测问题,本文提出了一种改进的蠕变本构模型;并在此基础上,引入损伤变量描述第三阶段蠕变。利用新的蠕变模型对P92钢在595℃、610℃温度条件下的蠕变过程进行了模拟,结果表明模型预测的蠕变寿命和实验值误差在5%之内,符合工程评估要求。     

分级加载条件下紫色泥岩三轴蠕变特性研究

流变性质是岩石材料的重要力学特性,以紫色泥岩为例,在分级加载条件下研究了其三轴蠕变特性。采用自行研制的重力杠杆式岩石蠕变实验机,并配备三轴压力室,对紫色泥岩实施分级加载三轴蠕变实验。实验结果表明,紫色泥岩在相同轴压条件下,围压越大,瞬时弹性变形和蠕变变形越小;在相同围压条件下,轴压越大,二者变形越大。紫色泥岩的蠕变速率具有相同的变化趋势,且在相同轴压条件下,围压越大,稳定蠕变阶段的蠕变速率越不明显。另外,应力与瞬时应变线性拟合结果表明,瞬时轴向应变与轴向荷载近似成比例增长。通过分析紫色泥岩蠕变曲线变化趋势,认为采用H/M模型进行模拟较为合理。并且采用MATLAB软件非线性回归分析进行模型参数拟合,最后得到实验曲线与理论曲线的最大误差在2e-5左右。证明采用的H/M模型能较好地描述紫色泥岩的蠕变特性。     

蓝宝石单晶纳米压痕蠕变性能研究

蓝宝石单晶的蠕变性能对结构失效行为有很大的影响.本文采用纳米压痕测试方法对蓝宝石单晶窗口材料的蠕变性能进行了测试与分析.分析表明,纳米压痕测试方法能够较为精确地测得蓝宝石单晶蠕变应力指数;不同的最大载荷对蓝宝石单晶的蠕变位移及蠕变应力指数没有明显的影响;蓝宝石单晶的蠕变位移及蠕变应力指数随着加载速率的减小分别减小和增大.     

Effects of cold rolling deformation on microstructure,hardness, and creep behavior of high nitrogen austenitic stainless steel

Effects of cold rolling deformation on the microstructure, hardness, and creep behavior of high nitrogen austenitic stainless steel （HNASS） are investigated. Microstructure characterization shows that 70% cold rolling deformation results in significant refinement of the microstructure of this steel, with its average twin thickness reducing from 6.4 μm to 14 nm. Nanoindentation tests at different strain rates demonstrate that the hardness of the steel with nano-scale twins （nt-HNASS） is about 2 times as high as that of steel with micro-scale twins （mt-HNASS）. The hardness of nt-HNASS exhibits a pronounced strain rate dependence with a strain rate sensitivity （m value） of 0.0319, which is far higher than that of mt-HNASS （m = 0.0029）. nt-HNASS shows more significant load plateaus and a higher creep rate than mt-HNASS. Analysis reveals that higher hardness and larger m value of nt-HNASS arise from stronger strain hardening role, which is caused by the higher storage rate of dislocations and the interactions between dislocations and high density twins. The more significant load plateaus and higher creep rates of nt-HNASS are due to the rapid relaxation of the dislocation structures generated during loading.     

考虑损伤效应的双层结构界面蠕变应力分析

针对导致多层结构失效的界面应力问题,利用 ABAQUS 大型有限元程序,对比分析了线弹性、蠕变、蠕变-损伤条件下 Silicon/Epoxy 双层材料受到温度载荷作用时界面切应力和界面剥离应力的分布规律.分析结果表明:蠕变-损伤分析所得到界面切应力和界面剥离应力的结果要比线弹性有限元及蠕变有限元分析的结果小,其中线弹性分析得到的结果是三者中最大的;最大损伤出现在双层结构的界面边缘处,且损伤随着两种材料之间弹性模量差别的增大而增大;损伤沿界面的分布规律与界面剥离应力沿界面的分布规律类似.     

应用自洽方法预测沥青混合料的蠕变行为

将沥青混合料看作是由沥青砂和粗骨料组成的两相复合材料,提出了应用自洽方法预测沥青混合料粘弹性性能的一般思路.采用四参量流变模型描述沥青砂的粘弹性能,通过 Laplace 变换将时间域的粘弹性问题转化为变换域的线弹性问题,然后经 Laplace 逆变换将变换域的解转化到时间域.利用不同温度、不同应力水平下沥青砂的单轴压缩蠕变实验,拟合四参量流变模型参数,预测了沥青混合料在不同温度和不同应力水平下的蠕变曲线,并与实验结果进行了比较,发现蠕变的早期阶段预测值与实验值基本符合.最后进一步分析了温度、应力水平对沥青混合料蠕变行为的影响.     

损伤对具初始缺陷压杆蠕变后屈曲路径的影响

采用标准线粘弹性蠕变本构模型和Karchanov损伤演化假设,研究了具初始缺陷的压杆在考虑损伤效应时的蠕变稳定性问题．分析表明,损伤对压杆的蠕变后屈曲有较明显的影响．