铝合金在三种应力状态下的力学性能研究及断口分析

通过对铝合金(6063)进行平板拉伸试验、带缺口的平板拉伸试验及纯剪切试验,研究了铝合金在三种应力下的力学性能.宏观试验结果发现:平板拉伸时的断裂应变大于带缺口拉伸时的断裂应变,而平板拉伸时的屈服应力及峰值应力小于带缺口拉伸时的屈服应力和峰值应力,剪切时材料的断裂剪应变远远大于平板拉伸时的断裂应变.三种应力状态下试样的断口也明显不同:缺口试样根部明显发生了颈缩现象,而且断面上存在着大量的韧窝;平板拉伸几乎没有发生颈缩现象,断面上的韧窝和剪切唇各占一定的比例;纯剪切试样断口上几乎以剪切唇为主.     

室温下TC11钛合金准静态拉伸力学性能实验研究

针对典型航空材料TC11钛合金的拉伸性能,采用准静态拉伸实验对不同应变率条件下的TC11钛合金的应力-应变关系进行了研究,利用扫描电镜分析了其拉伸断口形貌。实验结果表明:TC11钛合金具有一定的应变率敏感性,抗拉强度和屈服强度均会受到应变率的影响;准静态拉伸时TC11钛合金试样出现了颈缩现象,试样截面形状为杯锥状,试样断口存在光滑的剪切唇区和灰色的纤维区,其断裂属于韧性断裂,但是其韧性较差;TC11钛合金拉伸断口形貌主要为大小不一的韧窝,随着应变率的增大,试样拉伸断口韧窝的大小和深度均变小,同时出现了少量的撕裂棱和准解理面,试样的断裂机制为以韧性断裂为主和伴有准解理断裂。因此,在准静态拉伸条件下,TC11钛合金的力学行为与应变率有关。     

关于温水超载机理的一种解释

本文采用关于解理断裂的最大局部拉伸应力理论,用最大局部拉伸应力与压力的关系曲线定性地说明带裂纹试样经温水超载后表观解理断裂应力提高的原因.并定性解释LCF(加载-冷却-加载迄至断裂)比LUCF(加载-卸载-冷却-加载迄至断裂)循环的效果好.     

冲击载荷作用下复合材料层板动态力学性能的实验研究

介绍了Hopkinson杆冲击拉伸实验设备及其实验技术,对CFRP、GFRP层合板进行了冲击拉伸实验研究,得到不同加载率下CFRP、GFRP层板的应力-应变(σ-ε)曲线,以及断裂强度、拉伸模量和断裂应变随加载速率改变的规律,认识复合材料层板在冲击拉伸情况下动态力学行为和变形、破坏机理。     

T92/Super304H异种钢焊接接头服役前后力学变化及其寿命评估

火电机组中过热器，再热器等部件需应用到异种钢焊接接头来满足不同环境的需求，这要求材料具有更高的耐高温腐蚀性能、屈服极限以及抗拉强度，而服役造成的老化会很大程度影响焊接件的性能，进而影响其寿命。为了研究服役对于异种钢焊接接头T92/Super304H的力学性能的影响。通过在610℃高温状态下，对已服役和未服役的焊接接头进行了不同加载速率的拉伸试验，获得了应力应变曲线及拟合曲线，通过SEM分析了断口形貌。在相同温度下，对试样加载不同应力进行蠕变试验，获得了焊接接头的本构方程和蠕变寿命预测模型，分析了其断裂原因。结果表明:已服役和未服役的焊接接头高温拉伸时断裂均发生在T92侧（T92热影响区），试样有明显的颈缩；材料的初始应力值越大，蠕变寿命越短；随着初始应力水平的增加，蠕变应变速率变化加快；寿命预测拟合曲线和实际的蠕变试验一致。     

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.     

土压缩指标的率相关特性试验研究——以兰州黄土为例

黄土是一种特殊的率相关岩土材料,其压缩指标(如弹、塑性压缩系数和前期固结压力等)对加载速率的响应极为敏感.本文以兰州黄土为研究对象,开展了不同干密度和应力加载速率条件下的K_0加载试验.在此基础上基于不同压力条件下应变随时间的时程曲线分析了不同应变速率条件下的应力应变发展规律.结果显示,不同应变速率条件下兰州黄土进入塑性阶段的应力应变曲线为一系列平行线,且这些平行线的位置随着应变速率的增大而升高.对于应变速率相差一个数量级的平行线,其间距为常数.其物理意义为恒定荷载条件下应变与时间对数曲线的斜率.进一步分析表明,使用每级荷载作用下的最终应变得到的应力应变曲线与不同应变速率条件下的曲线大致平行,因而弹、塑性压缩系数以及前期固结压力可以通过最终应力应变曲线获取.其中,弹性压缩系数和前期固结压力与应力加载速率负相关,而塑性压缩系数和恒载应变速率参数受应力加载速率影响较弱.所以,在黄土场地动力学稳定性分析中,应充分考虑应力加载速率的影响,提高稳定性计算的准确性.     

pH值对高温高压水中304L不锈钢应力腐蚀开裂的影响

在高温高压水环境中,采用慢应变速率拉伸试验方法,研究了不同pH值对304L不锈钢应力腐蚀开裂行为的影响规律,并通过扫描电镜对试样断口形貌进行观察与分析.结果表明:在300℃时,304L不锈钢在弱酸性和弱碱性溶液中的应力腐蚀开裂敏感性较大,且酸性越强,敏感性越大.在中性溶液中,304L不锈钢的强度和塑性损失较小,应力腐蚀敏感性较小,断口分析与之吻合.     

玻璃纤维增强尼龙拉伸断裂研究

本文研究了玻璃纤维增强尼龙在不同拉伸速率下的屈服和断裂行为。着重分析了玻璃纤维增强尼龙的拉伸载荷—伸长曲线类型、断口形貌特征和σy～logε曲线 ,实验结果显示GFPA的拉伸屈服应力与应变速率的关系遵从Eyring速度理论 ,并指出GFPA的低速段活化过程是由基体树脂的塑变所控制 ,而其高速段活化过程则由玻璃纤维断裂及其从基体中的拔出过程所控制     

X80钢弯曲的力学性能测试

针对钢管制管过程中钢材板卷反复弯曲展平对钢材强度的影响，对X80钢制成的试样进行了4点弯曲实验．在各弯曲试样得到不同的预应变后，又对其进行反向加载，记录不同预应变下各试样反向加载的弯矩随表面应变的变化曲线．实验结果表明，存在预应变后，试样的弯矩-应变曲线低于初次加载的弯矩-应变曲线，且试样的预应变越大，弯矩-应变曲线越低，即随预应变的增加，材料的屈服强度降低，且出现了包申格效应．通过进一步理论计算，得出了材料预弯到屈服后再反向加载时，不同预应变下的屈服弯矩值，且实验测试和理论计算的屈服弯矩值能较好地吻合．     

数字图像相关的不锈钢真实应力应变关系测量

工程上广泛应用的名义应力应变曲线,在材料发生大变形时,由于应力和应变不再沿着试件均匀分布,因而不能真实反映材料在塑性阶段的本构关系。在不锈钢标准板的拉伸试验中连续采集试件散斑表面的数字图像,采用数字图像相关技术对序列数字图像进行相关运算以获得其每个变形状态下的变形场,得到了整个拉伸过程中试件的变形形态。以光学虚拟引伸计的方法分别测量横向和竖向的实时应变数据,结合体积不变理论计算得到真实应力应变曲线。采用Johnson-Cook材料模型对真实应力应变曲线进行拟合,得到了塑性本构关系;最后根据以上实验结果和真实应力应变曲线获取了材料的力学特性参数。实验结果表明了基于数字图像相关方法对不锈钢真实应力应变关系测量的有效性和可靠性,对实验结果的真实应力应变曲线后处理,获得不锈钢材料的弹性模量为169 GPa,屈服强度为236.8 MPa,并获得了Johnson-Cook简化模型的所有三个参数A、B和n的数值。     

Tensile and compressive behavior of Ti-based bulk metallic glass composites

This article focuses on the tensile and compressive characteristics of a Ti-based bulk metallic glass composite (BMGC). It is found that the yield stress, maximum strength, and fracture strain are 1380 MPa, 1516 MPa, and 4.3% for uniaxial tension, but 1580 MPa, 4010 MPa, and 29% for uniaxial compression, respectively. The composite displays a linear “work hardening” capacity under compression; however, the “work softening” behavior is observed in the true engineering stress-strain curve upon tensile loading. The fracture surfaces of specimens also exhibit dissimilar properties under the different loadings.     

冻融循环后大理岩单轴压缩破坏特性及规律研究

为研究大冶铁矿高边坡广泛分布的大理岩在冻融循环后单轴压缩破坏特性及规律,对岩样进行不同冻融次数和不同冻融温度下的冻融试验后,再进行单轴压缩试验。对比分析其单轴压缩应力-应变曲线及破裂面宏观形态,结果表明:经历冻融循环后的大理岩岩样,随冻融次数的增加和冻融温度的降低,岩样内部损伤趋重,弹性变形减弱而塑性增强;破裂面由张破裂向剪破裂转变,由多断面破裂转变为单一断面破裂;破坏模式由轴向劈裂拉伸破坏模式向轴向拉剪破坏模式逐渐过渡。     

聚合物材料的拉伸断裂研究

对九种聚合物材料进行了拉伸试验，结果表明：应变速率对屈服强度的影响服从Ｅｇｒｉｎｇ关系，增强尼龙存在的两个活化过程分别对应着基体材料屈服为主导因素和纤维断裂及其从基体中拔出为主导因素的两个不同活化过程。缺陷对聚合物材料拉伸屈服强度影响不大，但大大降低聚合物材料的塑性。     

一种镍基单晶高温合金的反相热机械疲劳行为

采用扫描电镜、透射电镜等方法研究了一种镍基单晶高温合金在600~900℃的反相位热机械疲劳行为,旨在探讨单晶合金的热疲劳变形及断裂机制,丰富单晶合金热机械疲劳理论。试验结果表明：当应变幅由0.6%增大至0.9%时,热机械疲劳寿命下降,塑性应变量和应力范围增大。合金的循环应力响应曲线在低温半周表现为循环硬化行为,而在高温半周则表现为循环软化行为。合金主要的变形特征是局部区域滑移带的运动。热机械疲劳裂纹起始于试样表面应力集中处,并沿着滑移带在{111}面向合金内部扩展,拉应力对合金的断裂起到了主导作用。     

官能团化聚丙烯改性Al（OH）3／PP复合材料的力学性能

用溶融挤出法制备了不同接枝率的官能团化聚丙烯（FPP）,研究了FPP对改性的Al(OH)3/PP复合材料的力学性能与断裂形态的影响,并对FPP在复合材料中作用机理进行了初步探讨,观察到随Al(OH)3用量增加,PP的拉伸强度和弯曲强度逐渐降低,断裂伸长率明显降低,FPP加入有利于Al(OH)3/PP复合材料力学性能改善、填料分散和增强填料与基体界面相互作用,尤其在高填料中功效更加明显。     

核壳胶粒增韧改性聚丙烯研究3. 冲击断裂行为和增韧机理

用扫描电子显微方法研究了核壳胶粒与聚丙烯 ( PP)反应共混物试样的冲击断裂行为 .通过对冲击断裂表面分区显微分析 ,揭示了冲击断裂的断面形态和形变特征 .结合冲击测试实验数据和断面显微分析结果 ,对核壳胶粒增韧改性 PP的增韧机理作了探讨 .结果表明 ,PP断面上可以区别出以银纹化机理为主的脆性断裂特征和以剪切屈服为主的韧性断裂特征 ,提高试样冲击断裂韧性主要是基体聚合物的剪切屈服 ,同一断面上可以同时出现脆性断裂与韧性断裂的断裂特征 ;核壳胶粒改性 PP共混物的增韧机理是核壳橡胶粒子的空穴化和 PP基体的剪切屈服     

混凝土一种假三轴塑性本构模型

在试验中发现:混凝土在很小的压力下就有塑性变形,混凝土的应力状态达到峰值前甚至峰值后不一定会有扩容.考虑了这两个试验现象,在构造的模型中假定混凝土初始屈服强度为零,从而模型算出的单调加载条件下的应力-应变曲线具有和试验相符合的光滑、连续的特征.提出了判断材料的应力状态到达峰值前是否出现扩容的方法,使模型能对扩容和不出现扩容两种试验现象进行模拟.模型与沿4组假三轴压缩比例加载应力路径对混凝土加载的试验结果进行了对比,模型对实验中混凝土的峰前段应力-应变关系能进行合理模拟,对峰值后可模拟小段范围内的应力-应变关系及其趋势.     

尼龙-6的准韧性特征分析

通过缺口冲击、无缺口冲击及缺口拉伸实验研究了尼龙-6的准韧性特征。尼龙-6的缺口冲击表现为脆性,而无缺口冲击则表现为韧性。在尼龙-6的无缺口冲击实验中,拉伸响应区横截面因拉伸塑性变形而收缩,压缩响应区的横截面则因压缩而挤压膨胀。在尼龙-6单边缺口拉伸实验中,随着拉伸速度增加,缺口拉伸断裂发生韧脆转变,同时伴随着裂纹扩展功的急剧降低。尼龙-6准韧性特征可能主要与材料的局部应变响应速率有关。当局部应变响应速率较低时,尼龙-6的断裂表现为韧性;当局部应变响应速率较高时,尼龙-6的断裂表现为脆性。