加载速率对缺口前应力、应变分布的影响

用动态有限元法,计算了一种低合金钢在不同加载速率下四点弯曲缺口试样缺口根部应力、应变和应变率的分布.结果表明:缺口前各点的应变率和试样整体屈服载荷Pgy随加载速率的增加而增加;在相同的P/Pgy下,缺口前各点的正应力随加载速率的增加而增加,而应变基本不变.加载速率对缺口前应力、应变分布的影响是由于其引起了缺口前应变率的变化,从而使材料力学性能发生变化所引起的.     

复合型加载下缺口前应力应变分布的有限元分析

用有限元法计算了一种低合金高强钢缺口试样在非对称四点弯曲加载(Ⅰ Ⅱ型复合加载)下缺口前端的变形和应力应变分布.研究结果表明:纯Ⅰ型加载时,缺口前端变形和塑性区形状对称分布.Ⅰ Ⅱ型复合加载下缺口前端的变形为一侧钝化,另一侧锐化,塑性区顺时针旋转一个角度θ,且θ随Ⅱ型载荷比例的增加而增大.表征缺口前端变形程度的d/b0值,随外加载荷P/Pgy的增加和Ⅱ型载荷比例的增加而增大.另外,对缺口前端最小塑性区路径上的最大切向正应力σθθ、三相应力度σm/和等效塑性应变εp的分布,以及它们随外加载荷P/Pgy和Ⅱ型载荷比例的变化规律也进行了分析,发现缺口试样的开裂遵循最大切应力判据.     

金属材料不同缺口根半径拉伸试样中的应力应变分析

用有限元法计算了钢和铝合金不同缺口根半径拉伸试样的应力、应变分布及其随外加载荷的变化规律.研究结果表明,缺口前端的最大正应力σyy/σy、三向应力度σm/σ和等效塑性应变εp都随外加载荷P/Pgy的增加而增大,但在整体屈服之前(P/Pgy<1)和整体屈服之后(P/Pgy>1)的变化规律不同.当外加载荷P/Pgy一定时,随缺口根半径的减小,缺口前的σyy/σy、σm/σ和εp均增大,但在较大缺口根半径(R≥2mm)和较小缺口根半径(R<2mm)时的应力、应变分布及其随P/Pgy的变化规律有所不同.材料拉伸力学性能对缺口前端的应力、应变分布总体上影响不大.     

加载速率对低合金钢缺口断裂行为的影响

通过对低合金钢(FCW-62)在-100℃1～500mm/min不同加载速率下缺口试样四点弯曲实验及断裂应的测量,研究了加载速率对低合金钢缺口试样断裂行为的影响.结果表明:加载速率较低时,断裂应力较高;加载速率较高时,断裂应力较低.断裂应力的变化是由断裂的临界事件随加载速率的变化引起的,并且当临界事件相同时断裂应力不随加载速率变化.当加载速率在30mm/min左右时,缺口韧性随加载速率的增加迅速下降,这是由于断裂应力在此时发生了突然改变.     

缺口根半径对NiTi形状记忆合金缺口前应力-应变分布和马氏体相转变的影响

用有限元法(FEM),计算不同缺口根半径的NiTi形状记忆合金紧凑拉伸试样在加载-卸载单次循环载荷下缺口前的应力-应变分布和马氏体体积分数.计算表明:4个特征载荷,即加载时缺口尖端A向M转变开始和结束时的载荷以及逆转变M向A转变开始和结束时的载荷,均随着缺口根半径的增加而增大.在相同特征载荷下,缺口前端区的最大正应力yσy和等效应变ε以及相应于马氏体相变的应力平台的长度均随着缺口根半径的增加而增大.缺口前端的马氏体体积分数随着到缺口尖端距离的增加逐渐下降,在特征载荷下,随着根半径增加,马氏体体积分数增加,发生马氏体相转变的区域增大.     

缺口夹角对细观解理断裂应力的影响

用弹塑性有限元 (FEM)方法分析了 C- Mn钢不同缺口夹角 4点弯曲试样(4 PB)缺口前的应力 -应变场分布 .精确测量了解理起裂源距缺口根部的距离和细观解理断裂应力σf.结果表明 :当缺口夹角从 10°增加到 90°时 ,断裂时的高应力、应变分布产生了明显变化 ,而σf 值相对保持不变 ;解理的临界事件也没有变化 ,表现为铁素体晶粒尺寸的裂纹扩展进入邻近基体 .因而 σf 主要由临界裂纹的长度决定 ,缺口夹角及与其相关的高应力体积对σf 的值几乎没有影响     

预应变对不同晶粒度合金钢缺口试样断裂行为的影响

对两种不同晶粒度的低合金高强钢(WCF-62)的试样在常温下获得均匀预应变后(0～20%),在-125 ℃下对预应变和未预应变的试样进行了四点弯曲试验,测量了宏观和微观力学参数,以及断口参数.并结合有限元计算所得的不同预应变条件下的缺口前端的应力应变场分布,分析了预应变对不同晶粒度低合金高强钢缺口试样断裂行为的影响.结果表明:粗晶和细晶材料在室温预应变3%后,缺口韧性有明显的降低,但是随预应变进一步增加,缺口韧性基本保持不变.原因是预应变3%后两种材料解理断裂都转变为起裂控制.     

微观组织对高速车轮钢解理断裂应力的影响

利用不同奥氏体化温度和冷却速率对碳质量分数为0.54%高速车轮钢进行热处理,得到具有不同晶粒尺寸和珠光体片间距微观组织的试样.在-120~20℃温度下对具有不同微观组织的拉伸试样和三点弯曲(3PB)缺口试样进行测试;采用二维平面应变有限元计算三点弯曲缺口试样缺口前的应力分布;利用扫描电镜对3PB试样断口进行观察并测量解理起裂源的位置;测定不同微观组织车轮钢试样的解理断裂应力.在扩展控制断裂机制下,微观组织对车轮钢的解理断裂应力具有明显影响,晶粒尺寸和珠光体片间距越小解理断裂应力越高.细化晶粒使未扩展微裂纹的特征长度减小,细化珠光体片间距有助于提高珠光体的有效表面能,从而使得解理断裂应力提高.     

加载速度对低合金钢缺口试样解理断裂临界事件的影响

通过对低合金钢 (WCF 6 2 )在 - 10 0℃不同加载速度下的缺口试样四点弯曲 (4PB)实验及对断口和截剖金相试样的观察 ,研究了加载速度对低合金钢缺口试样解理断裂临界事件的影响 .结果表明 :加载速度从 30mm min增加到 5 0 0mm min时 ,解理断裂的临界事件由晶粒尺寸裂纹的扩展控制到扩展和起裂的混合控制再转变为起裂控制 ,其根本原因是材料的屈服应力σy 随加载速度的增加而升高 .临界事件随加载速度的变化决定了缺口韧性随加载速度的变化     

Mode I/II混合加载下缺口前初始孔洞的长大行为

文章对Mode I/II混合加载下缺口前初始孔洞的长大行为进行了有限元计算模拟。结果表明:ModeI/II混合加载下,缺口前端一侧钝化,一侧锐化。钝化侧的孔洞在外加载荷P/Pgy<0.2时没有长大;在0.2

0.8后快速长大,且长大速率随P/Pgy而增加。锐化侧的孔洞在整个加载范围内基本没有长大。整体孔洞面积分数随P/Pgy的增加源于钝化侧孔洞的长大。钝化侧较高的三向应力度σm/σ和εp等效塑性应变是其孔洞长大的主要原因。钝化侧σm/σ和εp最高处的一列孔洞长大速率最快,这些孔洞的聚合导致缺口前的延性起裂和裂纹沿该列孔洞路径的扩展,从而决定了材料的延性断裂韧性。锐化侧很低的σm/σ和εp是孔洞不发生长大的原因。     

基于模态应变能的不同损伤指标对比

为解决工程结构的多损伤识别问题,对基于模态应变能的不同损伤指标方法进行了对比分析和研究。首先,描述了3种损伤指标,即模态应变能变化指标( MSECI)、模态应变能耗散率指标( MSECRI)和模态应变能基指标( MSEBI);然后借鉴模态应变能耗散率指标的建立原理,通过对刚度矩阵的修正,建立相应的能量等效方程,并提取了一种模态应变能等效指标( MSEEI );最后对4种应变能损伤指标进行了对比研究,并考虑了测量噪声的影响。数值仿真结果表明,模态应变能基指标可以较好地识别结构的损伤位置,模态应变能等效指标则不仅可以有效地识别结构的损伤位置,而且可以较为精确地识别结构的损伤程度。     

不同温度和应变率下PMMA拉伸性能

为了研究PMMA与金属的力学相似性,在100 ℃、115 ℃、125 ℃和加载速率为10 mm/min、20 mm/min条件下对PMMA进行了单向拉伸试验,主要研究了温度和应变率对材料拉伸性能的影响.结果表明:随着温度的升高,PMMA中液相逐渐由固态变为液态,材料的弹性模量和流动应力逐渐减小,弹性变形能力降低,塑性增加,均表现出明显的高温软化现象;材料在100℃时,PMMA中液相主要处于固态,材料对应变率敏感,并且应变率增大材料软化明显.随着温度的升高,材料对应变率的敏感性降低,大于125 ℃时应变率影响不再敏感.     

LY12cz铝合金棒料的拉伸实验研究

通过对 LY1 2 cz铝合金棒料在三种应变率下 ( 0 .0 0 1 s-1,60 0 s-1,1 2 0 0 s-1)拉伸力学性能的测试 ,得到各个应变率下完整的应力应变曲线。试验结果表明 ,L Y1 2 cz铝合金板料和棒料的拉伸性能有着很大的区别。棒料和板料相比 ,其屈服应力σs基本不变 ;棒料的强度极限σb比板料的强度极有较大的提高 ;棒料的失稳应变 δb 随着应变率的增加而增大 ;棒料的强性模量较低 ,且棒料的拉伸性能对应变率不敏感 ,基本可看作是应变率无关材料     

不同环境下混凝土动态直接拉伸特性研究

在MTS810电液伺服万能试验机上对47个哑铃形混凝土试件进行了不同应变速率(10-5～10-0.3s-1)下的直接拉伸试验,系统研究了两种湿度、两种温度混凝土在不同加载速率下抗拉强度、初始弹性模量、泊松比、临界应变,以及吸能能力与应变速率之间的关系.试验结果表明,混凝土速率敏感性是由混凝土中自由水产生的粘滞性以及破裂形式的改变引起的;随着含水量的增加,混凝土的拟静态强度有降低的趋势,对应变速率的敏感性有所提高;在低温条件下混凝土的拟静态强度较室温条件下有所提高,对应变速率的敏感性却有所降低.     

不同环境下混凝土动态抗压特性试验研究

在大连理工大学自行研制的大型静、动态电液伺服试验系统上对两种湿度条件和两种温度条件下的混凝土进行了不同应变速率（10^-5／s～10^-2／s）下的动态压缩试验,系统研究了湿度、温度条件对混凝土材料动态抗压强度特性的影响,探索了混凝土材料产生应变速率敏感性的内在机理,发现动态抗压强度随应变速率增加而增加．研究表明,在室温（20℃）条件下,含水量高的混凝土应变速率敏感程度高;温度通过改变混凝土内部自由水的状态来影响混凝土的应变速率敏感性．     

复合材料层板动态力学性能和本构关系研究

在不同温度环境下 ,利用MTS材料试验机 ,在中等应变速率 ( 1 /s)下 ,对玻璃布———环氧层板的动态力学性能进行了实验研究 ,给出一种较为可靠的复合材料拉伸试样设计方法 ,获得了杨氏模量、拉伸强度和泊松比等力学参数。实验结果表明 ,玻璃布———环氧层板具有明显的应变率相关和温度效应。采用Johnson提出的温度、应变率相关的本构模型 ,根据实验数据拟合了玻璃布———环氧层板材料的本构关系 ,分析表明该本构关系可以很好地描述材料的应变率和温度效应。     

不同应变速率下Mg?B4C纳米复合材料的力学性能表征

Magnesium has wide application in industry. The main purpose of this investigation was to improve the properties of magnesium by reinforcing it using B₄C nanoparticles. The reinforced nanocomposites were fabricated using a powder compaction technique for 0, 1.5vol%, 3vol%, 5vol%, and 10vol% of B₄C. Powder compaction was conducted using a split Hopkinson bar (SHB), drop hammer (DH), and Instron to reach different compaction loading rates. The compressive stress–strain curves of the samples were captured from quasi-static and dynamic tests carried out using an Instron and split Hopkinson pressure bar, respectively. Results revealed that, to achieve the highest improvement in ultimate strength, the contents of B₄C were 1.5vol%, 3vol%, and 3vol% for Instron, DH, and SHB, respectively. These results also indicated that the effect of compaction type on the quasi-static strength of the samples was not as significant, although its effect on the dynamic strength of the samples was remarkable. The improvement in ultimate strength obtained from the quasi-static stress–strain curves of the samples (compared to pure Mg) varied from 9.9% for DH to 24% for SHB. The dynamic strength of the samples was improved (with respect to pure Mg) by 73%, 116%, and 141% for the specimens compacted by Instron, DH, and SHB, respectively. The improvement in strength was believed to be due to strengthening mechanisms, friction, adiabatic heating, and shock waves.     

软岩应变软化特性的数值解析探讨

基于实验研究,提出了一种新的考虑时间因素的增量形应力－应变－时间关系,用来描述硅藻软岩的应变软化特性．分别对正常固结和超固结领域软岩试样的应力－应变关系,特别是应变软化特性进行了数值模拟计算,得出了与实验相近的结果．通过对计算结果和实验结果的比较分析,探讨了该计算模型的合理性和可行性,验证了软岩的应变软化特性受应力应变时间依存性的影响．     

岩石料层动态冲击粉碎的应变率效应

对岩石料层的动态粉碎机理进行了理论分析,并对花岗岩料层进行了冲击粉碎和损伤细观观测实验,从宏观和细观两个角度研究了应变率对岩石料层粉碎效果的影响,实验结果和理论分析具有较好的一致性·研究表明岩石料层在冲击载荷作用下具有显著的应变率效应,粉碎产物的比表面积和活化裂纹密度随应变率的增大而增大;粉碎产物的粒度分布指数,活化裂纹平均长度随应变率的增大而减小,应变率是影响岩石料层动态粉碎效果的一个主要因素·     

AZ80镁合金热塑性稳定变形工艺参数识别

通过AZ80镁合金多组试样的热物理模拟压缩试验获得在温度523～673 K、应变速率0.01～10 s-1下的真实应力应变数据,以此作为计算应变速率敏感指数（m值）、能量耗散率（η值）、失稳判据（ξ值）三重指标的底层材料模型。以一组3D曲面形式揭示了应力、温度、应变速率、应变量的共同作用诱导的多种变形机制转化及同时存在所引起的应变速率敏感系数m值的剧烈响应,并通过m值的正负初步识别变形稳定区与失稳区。进一步绘制能量耗散图并识别出η值为负的不稳定变形区,以及η值为正的稳态变形区。在此基础上最后通过失稳判据分布图识别出ξ＞0的稳定变形区、ξ≤-1的失稳变形区、-1＜ξ≤0的亚稳定变形区。综合识别后,具有较高m值水平、较高η值水平、较高ξ值水平的稳定变形参数区间为优先推荐,具有负m值水平、负η值水平、负ξ值水平的失稳变形参数区间为避免推荐。