TiNi形状记忆合金低速冲击响应行为的研究

利用单摆冲击试验设备,对TiNi合金不同冲击能量及温度条件下的冲击响应行为进行了研究.冲击过程中的接触载荷由压力传感器及数字信号处理系统实时测量.根据接触载荷数据,可计算得到接触载荷与样品表面变形的关系.结果表明,同一冲击高度时,随温度升高马氏体TiNi合金的最大接触载荷增加,而接触时间降低;母相TiNi合金的最大接触载荷随冲击高度的增加会出现载荷平台段即伪弹变形段,处于平台段时母相TiNi合金吸收冲击能量,且不产生不可恢复的塑性变形,最大接触载荷降低,从而可减轻材料损伤.     

低铬白口铸铁的冲击磨损耐磨性和断裂韧性

文中通过对不同基体硬度的低铬铸铁冲击磨损耐磨性和断裂韧性的研究,发现低铬铸铁的断裂韧性K_(1c)与基体硬度呈线性关系,基体硬度越高,K_(1c)越小.低铬铸铁冲击磨损形式在冲击能量不同时相异,在冲击能量为2.5J时,磨损以切削形式为主,冲击磨损耐磨性随硬度增加而增加,随断裂韧性增加而降低;冲击能量为4.5J时,磨损以塑变形式为主,冲击磨损耐磨性随硬度增加而降低,随断裂韧性增加而增加.     

等径弯角挤压处理对TiNi合金磨损性能的影响

以热锻态Ti-50.6%Ni合金为原料,采用新型的等径弯角挤压(ECAE)工艺在高温下制备了微米级TiNi合金块体材料,考察了ECAE及退火处理对TiNi合金磨损性能的影响.结果表明,与原态合金相比,经过ECAE及退火处理的TiNi合金由于发生了严重的塑性变形,导致晶粒细化,从而提高了合金抗塑性变形的能力,改善了TiNi合金的耐磨性.TiNi合金磨损量随载荷和滑动距离的增加而增加;TiNi合金磨损表面主要表现为粘着磨损.     

TiNi形状记忆合金弹性耦合系统的驱动特性

采用将预应变TiNi合金与不同刚度系数k的偏置弹簧相串联的方法，对TiNi合金弹性耦合系统的驱动特性进行了研究。结果表明，随k值的增加，TiNi样品达到逆相变结束时的输出应变、应力温度范围逐渐变大，最大回复力逐渐增大，但驱动行程减小；样品的应力与应变之间呈线性关系，二者的比值取决于k；预应变量较大的样品，其回复应力随温度的变化率较大。通过配置偏置弹簧的刚度系数，可以控制样品输出的最大应力和最小应变，有效防止耦合系统过载。     

富Ti-TiNi形状记忆合金薄膜的析出相与相变

研究溅射富Ti－TiNi合金薄膜中的析出相及相变温度随退火温度和时间的变化规律;同时对富Ti－TiNi合金薄膜的马氏体相变温度比块村富Ti－TiNi合金及富Ni－TiNi合金薄膜低的原因进行讨论．     

X100管线钢冲击断裂过程及止裂性分析

对不同终冷温度的X100管线钢进行了动态示波冲击试验,结合断口形貌及微观组织观察,研究了试验温度、终冷温度及组织对冲击断裂过程及止裂性能的影响.结果表明,终冷温度为400℃时,钢的裂纹形成能及扩展能较高,止裂性能良好,仅-60℃时出现少量分层;终冷温度为520℃时,随试验温度降低,裂纹形成能和扩展能逐渐降低,止裂性能逐渐下降,断口中韧窝脆性倾向增强,分层加重.冲击过程中的最大冲击载荷随试验温度的降低而近似线性增加.组织的均匀、板条边界和晶界处的膜状、细小点状M/A岛、细小析出相均有益于钢的冲击韧性及止裂性能.     

TiNi形状记忆合金弹性耦合系统的驱动特性

采用将预应变TiNi合金与不同刚度系数k的偏置弹簧相串联的方法,对TiNi合金弹性耦合系统的驱动特性进行了研究。结果表明,随k值的增加,TiNi样品达到逆相变结束时的输出应变、应力温度范围逐渐变大,最大回复力逐渐增大,但驱动行程减小;样品的应力与应变之间呈线性关系,二者的比值取决于k;预应变量较大的样品,其回复应力随温度的变化率较大。通过配置偏置弹簧的刚度系数,可以控制样品输出的最大应力和最小应变,有效防止耦合系统过载。     

宽斜齿轮多目标修形优化设计

通过理论齿面叠加修形曲面方法来设计斜齿轮修形齿面,根据齿轮接触分析、承载接触分析计算得到承载变形、接触线上的离散载荷及啮合刚度,应用弹流润滑剂理论确定离散点的局部摩擦系数,并通过Blok闪温公式获得齿面闪温,建立斜齿轮啮合型弯-扭-轴-摆10自由度动力学模型;以承载传动误差幅值、齿面闪温最小、齿面载荷均匀及振动加速度最小为目标,通过改进的粒子群优化算法确定了最佳修形齿面。结果表明:修形后齿轮副重合度增加,载荷均匀,齿面闪温分布明显改善;随转速、载荷的增加,啮合冲击逐渐增大,且随转速增加,啮合冲击激励较刚度激励的振动更加明显,因此共振的敏感性降低,多载荷承载传动误差幅值反映了振动随载荷变化趋势;修形后传动误差幅值、啮合冲击降低,因此有效降低了系统振动。     

多段填充复合蜂窝结构的动态响应特性研究

基于多胞材料独特的力学性能和微结构可设计性强的优势,提出一种多段三角形和六角形蜂窝填充能量吸收复合结构模型.利用显式动力有限元方法对该模型的动力响应特性和比吸能进行研究,重点讨论了不同恒定冲击速度下,蜂窝结构的排布及其相对密度对复合蜂窝结构宏观变形、动态平台应力、冲击载荷一致性和能量吸收能力的影响.研究结果表明,所设计的多段填充复合蜂窝结构能够让轴力和弯曲变形共同参与整体变形,实现I类和II类能量吸收结构的优势互补.通过对各段内微结构及段长的合理选择,复合蜂窝结构的冲击载荷效率明显提高,冲击应力波动幅度明显降低,能够有效地提高并控制蜂窝结构能量吸收效率.本文对完善多胞结构的耐撞性设计方法和控制能量吸收过程具有指导意义.     

两端固支圆钢管侧向抗冲击性能试验研究

对钢结构常用直缝焊管抗冲击性能进行落锤冲击试验研究.为实现圆钢管两端固支约束设计了相应的加载试验平台及夹持装置,研究了冲击高度、钢管长径比、锤头形状对圆钢管抗冲击性能的影响.结果表明:圆钢管失效形式均为剪切失效,随冲击能量增加圆钢管变形依次为弹性小变形阶段、塑性大变形阶段、剪切失效阶段等3个阶段;冲击高度、钢管长径比对应变增长速度、冲击持时和冲击力峰值均有影响;塑性铰形状取决于冲击物形状.     

时效近等原子比钛镍形状记忆合金TEM分析

应用TEM分析技术对一种富Ni钛镍形状记忆合金时效后的组织进行了研究 ,结果表明 ,在不同温度下时效析出物的相结构和形态是不同的 .在 6 73～ 773K温度时 ,析出物都是Ti1 1 Ni1 4 相 ,随时效温度的提高 ,析出物的形态由细点状变为透镜状截面的椭圆板 ,这种相与B2母相是共格的 ,它的应变场使R相变与马氏体相变分离 ,Ti1 1 Ni1 4 相的析出会改善钛镍形状记忆合金的性质 .此外 ,在更高温度下时效合金将析出稳定的TiNi3相 ,该相与基体没有共格关系 ,同时导致基体镍含量下降 ,提高了马氏体转变温度 .     

Martensitic stabilization and defects induced by deformation in TiNi shape memory alloys

Martensitic stabilization caused by deformation in a TiNi shape memory alloy was studied. Special attention was paid to the deformed microstructures to identify the cause of martensitic stabilization. Martensitic stabilization was demonstrated by differential scanning calorimetry for the tensioned TiNi shape memory alloy. Transmission electron microscopy revealed that antiphase boundaries were formed because of the fourfold dissociation of [110]_B19’ super lattice dislocations and were preserved after reverse transformation due to the lattice correspondence. Martensitic stabilization was attributed to dislocations induced by deformation, which reduced the ordering degree of the microstructure, spoiled the reverse path from martensite to parent phase compared with thermoelastic transformation, and imposed resistance on phase transformation through the stress field.     

SMA增强复合材料梁的低速冲击响应分析

以形状记忆合金纤维增强复合材料梁为研究对象，应用有限元法对其低速冲击响应进行了分析。采用Newmark直接积分法求解有限元动力方程，并考虑了形状记忆合金对刚度矩阵的影响；同时，利用Hertzian接触定律确定冲击接触力；分析结果表明形状记忆合金能有效地改善复合材料梁的低速冲击响应能力，它的最大位移与最大压应力都有明显减少。     

强激光驱动微颗粒高速冲击下铝合金材料的动态力学行为

微颗粒冲击条件下铝合金材料的动态力学行为研究，对保障铝合金部件在极端环境下结构设计和安全防护性能至关重要. 针对2024铝合金材料，采用强激光驱动微颗粒高速冲击实验和数值模拟，研究其微弹道冲击行为. 首先通过强激光驱动微颗粒冲击实验，获得了常温条件下冲击过程中微颗粒的能量损失与铝合金板材冲击的局部变形行为，并对有限元模型进行了验证；基于相场动力学模拟，获得了接近熔点温度的固液共存铝合金的微结构特征，并建立了流固耦合计算模型，给出了不同温度下铝合金材料的冲击能量耗散特性、应力分布规律与变形失效行为. 数值模拟结果表明，动态加载下固液共存态铝合金中的流固耦合效应对铝合金的宏观动态力学行为有重要影响；固液共存铝合金材料的吸能效率更低，且由于固相枝晶的相互作用，使应力的传递路径发生明显变化.      

落锤冲击作用下钢筋混凝土梁的动态响应

为研究钢筋混凝土梁在不同冲击速度下的动态变形规律,利用落锤冲击试验装置和二维数字图像相关系统,对12根钢筋混凝土梁的冲击力时程、平均跨中位移变化过程、跨中钢筋的平均应变时程以及裂缝的形成与扩展过程进行分析,重点讨论了梁的变形破坏模式及动态响应过程。研究发现：不同于静态三点弯曲试验的弯曲型破坏,钢筋混凝土梁的动态破坏形态主要表现为弯剪型破坏;冲击力峰值明显大于静态加载的承载力峰值,在恒定冲击质量的条件下与冲击高度正相关;钢筋混凝土梁的位移响应过程明显滞后于冲击力的响应时程,挠曲变形所持续的时长约为冲击力作用时长的40~60倍,位移响应表现出明显的滞后性;钢筋是否进入屈服阶段以及维持时长显著影响梁的最大位移以及残余位移。     

超细片层NbTi/TiNi记忆合金复合材料的制备与功能特性

基于NbTi-TiNi共晶型相变,经成分分析,通过电弧熔炼制备几种具有NbTi和TiNi记忆合金铸态双相组织的NbTiNi合金。这种合金是一种原位自生的NbTi/TiNi记忆合金复合材料,具有复合比可控(通过调整Ni或Nb含量)、可逆马氏体相变温度可调(通过调整Ti/Ni比例)的特点。通过对其辅以常规的锻造、拔丝等大变形工艺加工,使NbTi和TiNi组元细化至微米级别,进一步得到复合组元比表面大、分布均匀、界面强度高的超细片层NbTi/TiNi记忆合金复合丝材料。通过热膨胀仪和万能拉伸试验机对其进行热膨胀和力学性能测试。结果表明,该复合材料不但具有很高的屈服强度(超过1.6 GPa),还具有负膨胀点记忆效应、应变软模效应等新功能特性。     

格构式钢柱在冲击作用下动态响应的有限元分析

格构式钢柱广泛应用于工业厂房排架柱或高大独立支柱,服役期间易受荷载的侧向冲击作用。基于Abaqus/Explict有限元软件对不同冲击能量和冲击位置下格构式钢柱的动态响应进行有限元分析。结果表明:悬臂试件在冲击位置较低时的冲击力时程曲线发展趋势与两端简支试件相似,变形破坏由剪切效应控制。随冲击作用位置的升高,试件的残余侧移增大,抗冲击承载力不断下降,变形破坏由弯曲效应控制;增大冲击能量,冲击力峰值和冲击力持时明显增加,并造成更大的残余变形。     

山区输电塔滚石撞击响应分析及撞击力计算

为了掌握滚石撞击作用下山区输电塔受力特性,以某山区800kV特高压输电线路T型输电塔为对象,采用非线性显式动力学分析软件,建立了输电塔滚石撞击有限元模型,研究了输电塔撞击区域杆件变形、应力及其时程变化,分析了滚石撞击位置、角度、速度以及滚石直径对输电塔撞击响应的影响规律,给出了输电塔滚石撞击力峰值计算公式,并与其它算法对比验证。结果表明：输电塔滚石撞击力呈现三角脉冲形态,持续时间短、冲击力大;输电塔撞击区域塔杆变形和内力较大,撞击时塔杆应力水平瞬时达到峰值,随后迅速振荡衰减,并逐渐稳定;滚石撞击后塔杆发生塑性变形,出现残余应力,但残余剪应力水平小于残余轴向应力;滚石撞击位置处于1/6到1/8塔高时,滚石撞击力峰值和杆件的残余轴向应力相对较大,撞击角度为0°时,输电塔的撞击响应最为剧烈,撞击速度和滚石直径对输电塔撞击响应影响较大;④撞击力峰值拟合公式可用于输电塔滚石撞击力的估算。     

基于构型设计的包装容器缓冲效应数值分析

基于材料结构塑性变形能量耗散机理,提出了3种基于构型设计的安全包装容器,并采用Abaqus/Explicit有限元软件针对包装容器不同姿态自由跌落进行了数值模拟,分析了容器结构50 m高度自由跌落正碰、侧碰和斜碰金属靶体的冲击响应.数值结果给出了不同冲击环境下安全包装容器各部件变形及应力分布,讨论了不同结构形式包装容器的冲击缓冲性能.研究表明,3种构型设计的包装容器均能承受50 m高度自由跌落冲击,基于外壁凸起的薄壳结构和低阻抗宽平台应力材料填充方式的缓冲设计方法均能实现对被保护体有效的冲击防护.