超声切变波与位错非线性相互作用的研究

本文报导了对金属单晶样品作用小的偏置应力时由于超声切变波与位错相互作用而产生的二次谐波和三次谐波的实验結果。实验中,频率为4.83 MHz的切变波沿高纯度铝单晶的<100>方向传播,而波的偏振方向沿<010>轴。当样品上的偏置外应力增加到3.2×10~6达因/厘米~2时,二次谐波振幅逐渐增加,并达到最大值,而三次谐波振幅不断减小。我们也测量了基波衰减随外应力的变化及二次谐波、三次谐波与基波振幅的关系,对二次谐波随外应力变化的温度效应也作了研究。理论上对实验现象作了解释。     

纳观尺度下不同晶向取向对裂纹萌生和扩展的影响

【目的】了解裂纹的生长特征和扩展规律,揭示纳米级裂纹扩展机理及其对材料断裂的影响。【方法】采用晶体相场法研究不同初始晶向倾角在y方向单轴拉伸作用下裂纹扩展演化、对应的应力分布及其应力曲线。【结果】当拉应变作用达到临界值时,无预应变的样品裂口开裂方式不同。5°与20°晶向倾角的样品裂口直接开裂,并伴随着位错出现。10°与15°晶向倾角的样品裂口先发射位错,裂口准备开裂。裂纹形成后,5°与20°晶向倾角的样品裂纹主要呈脆性断裂模式扩展。10°与15°晶向倾角的样品为典型的韧性断裂模式扩展。【结论】不同晶向倾角对裂纹萌生时间、扩展方向以及韧-脆扩展形式有重要影响。     

冷压缩法消减7A85铝合金锻件淬火残余应力研究

为研究冷压缩法对7A85铝合金淬火残余应力消减效果,通过实验获得7A85铝合金的比热容、热传导系数、热膨胀系数等热物性参数,利用ABAQUS有限元软件对7A85铝合金试件进行淬火及冷压缩变形工艺仿真,研究淬火及冷变形工艺参数对试件残余应力的影响,对7A85铝合金试件淬火与冷压缩变形工艺进行实验研究,采用X线衍射仪分别测试试件淬火及冷变形后的残余应力。研究结果表明:当冷变形量为1%时,冷压缩法可降低试件约70%的淬火残余应力,随着冷变形量的增加,残余应力变化较小,表现出与拉伸法消减残余应力不同的变化特征。实验与仿真分析获得的残余应力绝对误差在40 MPa以内。     

轴向预应力对挤压AZ31镁合金自由端扭转力学性能的影响

大塑性变形通常发生在工业实际成形过程中。与单轴拉伸/压缩相比,扭转是研究大变形下力学行为的一种更有效的方法。然而,镁合金大应变扭转的力学响应对初始织构和孪晶很敏感。本文对挤压AZ31合金进行了拉伸和压缩实验,并采用保载和卸载两种方式获取轴向预应力,以引入位错和孪晶。随后,进行了扭转实验以明确孪晶和位错对后续变形响应的影响。在粘塑性自洽（VPSC）模型的基础上探讨了相应的显微组织和变形机制。模拟了实验观察的应力应变响应和极图。研究发现,孪晶对塑性变形的贡献较小,导致在纯扭转和预拉伸后扭转下,织构方向的变化很小。滑移/孪晶系统的活动和力学性能受到不同初始织构和滑移系启动条件的影响。此外,拉伸-扭转应力状态有利于减少织构强度。     

厚壁型钢冷弯应力分析

以厚壁矩形钢管为研究对象,在冷作硬化实验的基础上,对厚壁型钢的塑性弯曲应力沿板厚方向的分布进行解析分析,对其冷弯回弹应力进行数值模拟,将弯曲应力和回弹应力叠加计算冷弯厚壁型钢沿板厚方向的残余应力分布。结果表明,变形外区拉应力由钢板外表面向中性层递减,变化幅度较大;变形内区压应力变化幅度较小;残余应力沿板厚方向近似线性分布;切向残余应力较大,最大值出现在板带的中性层附近。研究结果与相关文献给出的测量结果基本一致。     

压缩载荷下织构对冷轧和退火Cu板力学行为各向异性的影响

分别沿与具有一定初始织构的冷轧和退火Cu板轧向成0°,45°和90°方向取圆柱形试样(样品编号分别为RD-0°,RD-45°和RD-90°),利用Instron电子拉伸机和Split-Hopkinson压杆实验装置,研究织构多晶Cu板压缩力学行为的各向异性。将样品的初始织构用欧拉空间里的一系列分立取向表示,基于多晶体塑性变形模型,定量计算不同方向压缩变形所需外力强度因子。研究结果表明:退火织构多晶Cu板各方向压缩力学行为非常接近,近似为各向同性;冷轧织构多晶Cu板准静态和动态压缩力学行为均呈现出明显的各向异性,RD-90°样品的屈服强度和流变应力最大,RD-45°的其次,RD-0°的最小;外力强度因子可较好地用于解释织构多晶Cu板力学行为各向异性。     

声折射率及其随应力的变化

在引入声折射率的概念之后，根据声弹性理论中声速与应变的关系及Ｈｏｏｋｅ定律，得到了声速与应力关系的普遍表达式；研究了应力对材料声折射率的影响，确定了钢、铝两种材料的声应力系数。主要结论有：材料的声折射率及声应力系数不仅与材料性能有关，而且还与波型有关；声折射率及其相对变化与应力呈线性关系；声折射率是一相对值，而其相对变化却是一绝对值。     

涡轮叶片有侧流扰流柱通道流动的实验研究

对有侧流梯形扰流柱通道端壁的静压分布和压力系数进行了实验测量。研究了不同的雷诺数和侧向出流比的情况下,各种因素对压力系数的影响。结果显示:①侧向出流比(C)小于1时,端壁表面静压沿径向变化较小,在实验段入口和出口处较大,在中间段略低;在弦向方向上,静压变化相对较为剧烈,从通道左边到右边的弦向出口,静压分布趋势是递减的,在通道扰流柱左边压力变化梯度较小,通道右边弦向出口附近压力变化梯度较大;②C为1时,端壁静压的变化主要集中在弦向方向上,变化趋势与结论1一致;③压力系数随雷诺数的增加而降低,但是变化幅度相对较小;压力系数随着侧向出流比变化相对较大,压力系数随着侧向出流比的增大而减小。     

岩体复合型裂纹的扩展规律Ⅰ.无水作用条件下

基于最大周向正应力理论 ,研究并给出了无水作用的复合型裂纹在不同应力状态下扩展的临界应力强度因子和扩展方向角。结果表明 ,①Ⅰ型裂纹将沿裂纹面延伸方向扩展而无分支裂纹 ,Ⅱ型裂纹沿与原裂纹面成 70 5°延伸方向扩展 ;②单轴拉伸应力状态下裂纹面有逐渐向垂直于荷载方向上扩展 ,而单轴压缩应力状态下裂纹面有逐渐平行于荷载方向上扩展 ;③双轴应力状态下 ,裂纹扩展方向不仅取决于原裂纹的倾角 ,而且与所受应力状态及σ3 σ1 有关。     

葡萄力学模型的研究及对压缩载荷的响应分析

根据葡萄结构特点,以二维问题为研究对象,建立了葡萄力学模型.提出了用数值模拟与实验相结合确定模型力学参数和用线性拟合实验数据确定物体刚度的方法.用有限元方法和MATLAB计算软件研究了葡萄压缩时内压改变量、压缩外力、压缩变形量和皮的应力之间的关系,给出了关系曲线图.得出了葡萄在压缩情况下,总体变形量与压缩外力、内压改变量和皮的应力的关系是非线性关系.但葡萄内压改变量与压缩外力和皮的应力的关系以及皮应力与压缩外力的关系是近似的线性关系.葡萄体积改变量随压缩外力的增加而成线性的增加.葡萄首先在不受力的表皮破裂等5点结论.图6,表2,参8.     

低对称晶体线性电光系数的测量

采用干涉补偿法与椭圆仪法相结合的方法可以测量三斜晶体的全部线性电光系数。本文详细推导了线性电光系数与实验中被测量样品之间的关系,给出了样品加工取向、外加电扬方向、通光方向和入射光偏振方向等实验条件,建立了低对称电光晶体的全部线性电光系数测量方法。     

γ′-Fe_4N纳米晶薄膜的结构及低温磁性

采用直流磁控溅射方法,在Si(100)单晶衬底上制备γ′-Fe4N纳米晶薄膜样品,并利用X射线衍射(XRD)和振动样品磁强计(VSM)对样品的结构和磁性进行测试分析,给出了比饱和磁化强度及矫顽力与温度的关系.结果表明,样品沿(111)晶面择优生长,具有单一的易磁化方向,且易磁化方向平行于(111)晶面.随着测量温度的降低,γ′-Fe4N纳米晶薄膜样品的比饱和磁化强度σs增加,矫顽力Hc增大,剩磁比σr/σs减小.通过理论拟合确定了比饱和磁化强度与矫顽力随温度的变化关系,矫顽力随温度的变化满足T1/2规律,比饱和磁化强度σs与温度不满足Bloch的T3/2规律,表明在80~350 K温度范围内自旋波之间存在较强的相互作用.     

γ’-Fe4N纳米晶薄膜的结构及低温磁性

采用直流磁控溅射方法,在Si(100)单晶衬底上制备γ'-Fe4N纳米晶薄膜样品,并利用X射线衍射(XRD)和振动样品磁强计(VSM)对样品的结构和磁性进行测试分析,给出了比饱和磁化强度及矫顽力与温度的关系. 结果表明,样品沿(111)晶面择优生长,具有单一的易磁化方向,且易磁化方向平行于(111)晶面. 随着测量温度的降低,γ'-Fe4N纳米晶薄膜样品的比饱和磁化强度σs增加,矫顽力Hc增大,剩磁比σr/σs减小. 通过理论拟合确定了比饱和磁化强度与矫顽力随温度的变化关系,矫顽力随温度的变化满足T1/2规律,比饱和磁化强度σs与温度不满足Bloch的T3/2规律,表明在80～350 K温度范围内自旋波之间存在较强的相互作用.     

CoFeB/Pt反常霍尔效应标度关系的研究

本文研究了磁控溅射法制备的CoFeB/Pt薄膜的反常霍尔效应.通过测量不同温度下（5-300K）的反常霍尔效应,系统研究了反常霍尔效应的标度关系,发现反常霍尔系数RS与纵向电阻率ρxx之间的关系满足RS=aρxx＋bρ2xx,当CoFeB较薄时,Skew-Scattering机制对反常霍尔效应的贡献占主导地位,随者CoFeB厚度的增加,反常霍尔效应的物理机制过渡为SideJump机制.     

拉压组合法消减铝合金环形件淬火残余应力研究

针对环形件淬火残余应力突出的问题,提出一种消减淬火残余应力的新方法即拉压组合法。该方法通过沿环形件内侧45°方向施加压力,同时产生拉伸和压缩的效果。利用ABAQUS有限元软件对7085铝合金环形件淬火残余应力及拉压组合法进行数值仿真。进行拉压组合法消减铝合金环形件淬火残余应力工艺实验,采用环形件切口法来表征环形件应力的变化。研究结果表明:环形件淬火残余应力主要表现为集中在截面芯部区域的周向拉应力,最大值为46 MPa;当高度方向变形量为0.6%时,芯部残余应力降至10 MPa左右;随着压下量增加,芯部残余应力由拉应力变为压应力;施加0.6%变形量的环件切口由淬火时内缩2.26 mm变为张开0.34 mm,实验结果与仿真结果一致。     

不同应力路径下砂岩的宏细观力学响应特性

为了研究应力路径对砂岩的宏观、细观力学响应的影响,基于颗粒离散元方法构建了空心圆柱试样并开展了6组不同应力路径的试验,分别研究了砂岩试样在不同应力路径下的宏观应力-应变响应,以及细观法向与切向接触力的分布规律。研究结果表明：当试样内围压相同时,随着外围压的增加,试样破坏时的体积应变也随之增加,即试样的膨胀现象愈加明显;当试样的外围压相同时,随着试样内围压的增加,试样破坏时的体积应变随之先增长后减小。在中主应力系数不为0时,中主应力系数越大,试样的径向应变与环向应变之和的绝对值越大。在内围压相等的情况下,随着外围压的增加,试样的法向接触力增加。当外围压相等,内围压增大时,试样的法向接触力减小。     

向错强度与阻尼系数对纳米晶材料小角度晶界湮没的影响

[目的]研究一维纳米晶材料演化过程中的小角度晶界湮没过程,探究向错强度与阻尼系数对位错湮没的影响。[方法]建立位错运动方程,计算模拟小角度晶界的晶格位错在外应力作用下发生的变化。[结果]随着切应力增加,晶界由过阻尼运动变为无穷远的单向运动,向错强度越大晶界越难以湮没,并且晶界位错由同时湮没转变为两端先湮没,中心后湮没;阻尼系数越大,湮没临界切应力越大,但到达一定值时,阻尼系数不再影响临界值。[结论]晶界湮没存在临界切应力,向错强度主要影响临界切应力,阻尼系数主要影响位错初始速度和运动停止时间。     

应力对铁磁/反铁磁双层体系交换偏置场的影响

研究在铁磁/反铁磁层体系中,当铁磁层中存在应力时对体系交换偏置场的影响.分别计算了改变应力大小和方向两种情况下,磁滞回线的变化以及偏置场随外磁场角度依赖关系的改变.结果表明:应力场沿着易轴方向时,偏置场随外磁场角度依赖关系表现为随着应力场的增大,偏置场的最大值变大,其最大值所对应的位置逐渐远离易轴.在外磁场与易轴成一定角度时,交换偏置场向左移动,并且阻碍沿磁场方向的磁化随着应力场的增加;当应力场旋转90°时,偏置场随外磁场角度依赖关系表现为随着应力场的增大,偏置场的最大值减小,其最大值所对应的位置逐渐靠近易轴.在外磁场与易轴成一定角度时,交换偏置场向右移动,并且促进沿磁场方向的磁化随着应力场的增加.     

地下洞室动应力集中系数分布规律

为了能够给平面爆炸应力波作用下地下洞室加固,利用试验和理论研究了在平面应力波的作用下,地下洞室动应力集中系数分布规律。结果表明:当洞室受到拱顶正上方平面波作用时,洞壁各个位置都是产生压应变,拱顶至侧墙底部动应力集中系数先增加后减少,最大在拱脚处。当入射方向从拱顶向左侧偏移至水平方向,迎爆侧和其背爆侧动应力集中系数较小,与迎爆方向垂直的方向动应力集中系数较大,并且入射方向两侧的高应力集中系数的作用范围随着入射角度变化而不同,动应力集中系数也逐渐不以应力波的入射方向对称。这将对实际工程进行抗爆设计非常有意义。     

α-Al磁性对强磁场下Al-Cu亚共晶合金定向凝固组织的影响

以Al-Cu亚共晶合金为研究对象,考察了α-Al单晶磁各向异性对稳恒强磁场下定向凝固枝晶组织生长行为的影响.实验测定了α-Al单晶不同晶向的磁化率.结果表明:Al-Cu单晶中的磁化现象表现出明显的方向性;难磁化轴为晶体学位向111方向,即磁化率最小;易磁化轴为晶体学位向311或310方向,即磁化率最大;磁化率随Cu原子数量的增加而降低;[111]晶向族中4个晶向的磁化率不再一致.对于Al-0.85%Cu合金,当生长速度为50μm/s时,在无磁场情况下其定向凝固枝晶主干沿凝固方向排列;当施加6 T纵向强磁场时,枝晶主干偏离凝固方向成一定夹角排列,这一现象可能是由α-Al磁晶的各向异性所致.