聚碳酸酯高应变率分离式霍普金森压杆实验研究

为获得聚碳酸酯(PC)在环境温度范围内的动态力学特性,该文利用分离式霍普金森压杆技术对PC进行高应变率动态压缩力学实验.在低温-50℃、常温+15℃和高温+50℃三种温度下进行实验,并对实验数据有效性进行检验.用二波法对数据进行处理,得到PC在不同应变率下的应力应变曲线.基于应力应变曲线分析了应变率和温度对PC动态压缩特性的影响.实验结果表明PC具有明显的应变率相关性.在高应变率下,PC的屈服强度约为静态下的1.6倍.在动态下,屈服应力随着应变率的增加不断增加,与应变率常用对数呈线性增长关系.PC也具有对温度的敏感性,其屈服应力随着温度的升高而降低,表现为温度软化效应.在-50～+50℃范围内,PC力学特性基本一致,屈服应力变化幅值不超过6％.     

高强钢动态力学性能本构模型研究（英文）

为了研究高强钢材料在动态加载过程中的力学响应,采用分离式霍普金森压杆对材料进行了不同应变率(3000到12000s-1)和不同温度(20℃到800℃)单轴压缩实验.实验结果表明:高强钢的动态力学行为受应变率和温度的强烈影响.流动应力随着应变率的升高而增加,随着温度的升高而降低.提出了一个经验型本构模型来描述材料的加工硬化和温度软化行为.该本构模型预测的应力——应变曲线与实验结构较好吻合,表明该本构模型可进一步用于高强钢动态变形过程的数值模拟研究.     

高强钢动态力学性能本构模型研究

为了研究高强钢材料在动态加载过程中的力学响应,采用分离式霍普金森压杆对材料进行了不同应变率（3000到 12000s-1）和不同温度（20℃到800℃）单轴压缩实验.实验结果表明：高强钢的动态力学行为受应变率和温度的强烈影响.流动应力随着应变率的升高而增加,随着温度的升高而降低.提出了一个经验型本构模型来描述材料的加工硬化和温度软化行为.该本构模型预测的应力——应变曲线与实验结构较好吻合,表明该本构模型可进一步用于高强钢动态变形过程的数值模拟研究.     

玻璃化保存对家兔跟腱松弛行为的影响

玻璃化保存方法操作方便、保存效果良好,近年来已被广泛用于血管、肌腱等生物软组织的深低温保存.基于QLV理论,采用新的参数拟合方法得到QLV模型特征参数,通过比较玻璃化保存前后QLV模型中特征参数的差异,研究玻璃化保存对跟腱松弛行为的影响,以期建立和完善玻璃化保存跟腱的粘弹性力学评价指标.本研究对玻璃化保存前后的肌腱做应变水平为2%的松弛实验,并成功地应用QLV模型分别描述了跟腱标准松弛实验的线性加载段和应力松弛段应力随时间的变化.结果表明:①经过1200s的松弛,玻璃化保存前后跟腱的最终应力松弛水平相差不大(约4%);②针对QLV模型,充分考虑标准松弛实验中线性加载段的影响,建立了一种松弛全过程数据拟合方法,用模型很好地描述了整个松弛过程应力随时间的变化;③通过对比玻璃化保存前后QLV模型中各特征参数的变化,发现跟腱经过玻璃化保存后其刚性变强、弹性响应能力增加,而其粘性响应有差异;④用Wilcoxon符号秩检验法对玻璃化保存前后跟腱的松弛行特征参数进行统计学分析,结果表明保存前后其特征参数没有显著性差异(p＞0.05),说明所设计的玻璃化保存方案能够很好地保留跟腱的粘弹性力学性能.     

玻璃化保存对家兔颈总动脉松弛行为的影响

实验测定了玻璃化保存前后家兔颈总动脉的松弛曲线G(t),利用数学方法将连续松弛谱函数简化,并结合经验公式对实验数据进行非线性拟合, 得到了动脉的3个材料参数(C,τ1和τ2). 通过比较玻璃化保存前后动脉松弛行为特征参数的差异,得到了玻璃化保存对动脉力学行为的影响. 结果表明:①经过约600 s的松弛过程后,新鲜动脉约可保持初始应力的70%,而玻璃化保存动脉则仅可保持初始应力的约60%;②玻璃化保存动脉的短期松弛时间常数τ1相对新鲜对照组而言显著较小, 约降低60%, 长期松弛时间常数τ2约降低15%,而C几乎不变.     

水-热循环花岗岩的物理力学性质试验研究

为了研究水-热循环次数对花岗岩物理、力学性质的影响,将花岗岩进行不同次数的高温-水冷循环处理,并将处理后的花岗岩在刚性试验机上进行单轴压缩力学试验.结果表明:在相同水-热循环次数下,随着温度的增加,花岗岩试样的饱和吸水率分阶段增加,峰值强度与弹性模量持续下降,变形模量下降,峰值应变呈现多阶段变化;在相同的温度作用下,随着水-热循环次数的增加,花岗岩试样的饱和吸水率逐渐增加,峰值强度和弹性模量出现先下降、后小幅上升、最后持续下降的变化现象,变形模量出现多阶段变化,峰值应变小幅度上升后下降;花岗岩单轴压缩破坏的应力-应变曲线分为4个阶段,随着温度的升高,花岗岩延性增加,应力-应变曲线幅度逐渐减小,压密阶段与累进性破裂阶段都增长,峰后曲线从光滑跌落过渡到分段跌落,随着循环次数的增加,呈现出相似变化趋势;温度的升高和循环次数的增加都导致了花岗岩内部缺陷和孔隙的增加,即随着饱和吸水率的增加,峰值强度减小,可见花岗岩的物理力学性质在不同温度、不同循环次数水-热循环后发生了不同程度的劣化.研究结果对分析花岗岩变形破坏机理以及实际工程中评价高温岩石工程的稳定性提供了一定的参考依据.     

环氧基形状记忆聚合物超弹-黏弹性本构及大应变率相关性

为探讨环氧基形状记忆聚合物(ESMP)在大应变状态下由材料超弹-黏弹性引起的应力软化-刚化效应及率相关特性,针对玻璃化转变温度(T_g)附近ESMP在发生大变形时表现出的应力软化和刚化效应进行力学本构方程及其试验研究.利用2阶多项式的超弹性本构方程替换广义Maxwell模型中的线弹性胡克定律以考虑大应变条件下材料的刚化效应,构造出超弹-黏弹性本构方程,并在真应变速率恒定的条件下推导出具有解析表达式、便于工程应用的材料参数测定公式;采用分段线性位移曲线逼近指数变化位移曲线,在温度高于T_g点的橡胶态及低于T_g点7℃的状态下,分组进行不同应变率的ESMP单轴拉伸试验;利用试验数据拟合得到推导本构方程的材料参数,并对其相应的拉伸试验进行数值模拟,试验结果与模拟结果较为吻合.结果表明:ESMP具备明显的率相关特性;随着应变速率的增大,ESMP的软化效应及刚化效应有所增强;应变速率大的切线模量总是大于应变速率小的切线模量.     

Al_2O_3/Cu弥散强化铜合金应力松弛行为

通过应力松弛试验,研究了Al_2O_3/Cu弥散强化铜合金在不同温度(室温、100℃、200℃和300℃)下的应力松弛行为。应用二次延迟函数模型拟合了应力松弛曲线,推导了不同温度下材料塑性应变速率与应力的关系。研究结果表明:Al_2O_3/Cu弥散强化铜合金的应力松弛曲线分为两个阶段。第一阶段,残余应力迅速下降;第二阶段,残余应力缓慢下降,随着时间延长无限接近应力松弛极限,且温度越高,应力松弛极限越低。在室温和100℃时,残余应力衰减率分别为30.7%和30.3%;在200℃和300℃时,残余应力衰减率分别为92.4%和97.3%。因此,该合金材料作为弹性元件时服役温度应小于100℃。塑性应变速率与应力关系曲线可以分为高应力和低应力阶段,两个阶段之间存在门槛应力,温度越高,门槛应力越小。门槛应力不同,相应的应力松弛机制也不同,室温和100℃时为第二相颗粒增强机制;200℃和300℃时为位错攀移机制。     

聚对苯二甲酸乙二醇酯的玻璃化转变行为的分子动力学模拟

对聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的玻璃化转变温度进行了分子动力学模拟(MD).采用COMPASS力场和等温等压(NPT)系综来获得聚对苯二甲酸乙二醇酯在不同温度下的比体积、径向分布函数和形变等参数.在220-480 K范围内模拟体系的比体积、形变及相关径向分布函数随着温度的变化而变化,并且在玻璃化转变温度处出现拐点,最终确定了PET的玻璃化温度,模拟计算的结果与实验值接近.     

空心玻璃微珠填充环氧树脂复合材料力学性能试验研究

在制备了不同配比改性空心玻璃微珠填充环氧树脂复合材料的基础上,对不同填充质量比的改性空心玻璃微珠(HGB)填充环氧树脂复合材料进行了准静态拉、压,简支冲击,应力松弛,动态力学行为等试验,得出了不同配比下材料的弹性模量、拉压强度、冲击韧度、应力松弛率、玻璃化转变温度等参数。试验发现,空心玻璃微珠的加入对材料的各项力学性能均产生了明显的改变。随玻璃微珠配比增加,材料的弹性模量、拉压强度大体上均呈现明显降低趋势;而冲击韧度、应力松弛率则有明显增强趋势;填充比为10%左右材料的耐热性最佳。以上研究发现对此类复合材料的研究和应用具有参考意义。