Fe-11Mn-4Al-0.2C中锰钢动态变形行为及其本构模型

基于准静态和动态拉伸实验，建立Fe-11Mn-4Al-0.2C中锰钢在2×10^-3~200s^-1应变速率下变形行为的Johnson-Cook(J-C)本构模型.结果表明，应变速率对弹性变形阶段无影响.在塑性变形初期，实验钢强度随应变速率增加而增加，在塑性变形中后期，实验钢强度随应变速率增加而减少.实验钢应变速率敏感性(SRS)指数m随着应变的增加，由0.013逐渐转变为-0.018.基于实验数据建立J-C本构模型，拟合效果不佳，存在5.1%的相对误差;通过改变应变速率强化系数，提出修正J-C模型，模型具有更好的拟合效果，表现出更小的相对误差，约为1.6%.     

Processing and characterization of the microstructure and mechanical properties of Al6061–TiB2 composite

In the present research, aluminum metal matrix composites were processed by the stir casting technique. The effects of TiB2 rein-forcement particles, severe plastic deformation through accumulative roll bonding (ARB), and aging treatment on the microstructural charac-teristics and mechanical properties were also evaluated. Uniaxial tensile tests and microhardness measurements were conducted, and the micro-structural characteristics were investigated. Notably, the important problems associated with cast samples, including nonuniformity of the rein-forcement particles and high porosity content, were solved through the ARB process. At the initial stage, particle-free zones, as well as particle clusters, were observed on the microstructure of the composite. However, after the ARB process, fracturing phenomena occurred in brittle ceramic particles, followed by breaking down of the fragments into fine particles as the number of rolling cycles increased. Subsequently, com-posites with a uniform distribution of particles were produced. Moreover, the tensile strength and microhardness of the ARB-processed com-posites increased with the increase in the reinforcement mass fraction. However, their ductility exhibited a different trend. With post-deforma-tion aging treatment (T6), the mechanical properties of composites were improved because of the formation of fine Mg2Si precipitates.     

玻璃纤维砂浆管动态劈裂拉伸性能试验研究

为了研究壁厚对玻璃纤维砂浆管动态劈裂拉伸性能的影响,利用直径为74 mm的分离式霍普金森压杆系统开展玻璃纤维砂浆管动态冲击试验,通过改变冲击气压得到不同加载速率下的玻璃纤维砂浆管动态特性变化规律,同时设置壁厚为2、3、4、5 mm并进行该变量下的纵向分析.试验结果表明:在玻璃纤维管的约束下,动态应力-应变曲线出现"双峰"现象,且第二个应力峰值高于第一个应力峰值;通过分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)试验发现,随着壁厚的增加,动态强度-冲击速度拟合直线斜率减小,应变率效应减弱;在破坏形态方面,玻璃纤维砂浆管在0.4～0.5 MPa冲击气压下只出现一条贯穿裂缝,随着冲击气压的上升,开始出现受载面的局部破裂,但试件依然呈现完整的外形.     

Fe-C合金动态拉伸力学性能温度和应变率效应分子动力学

爆炸冲击荷载作用下温度和应变率对钢材动态力学性能的影响一直备受关注。Fe-C合金体系是钢材的基本组成部分，本文以Fe-C合金为基本研究对象，采用分子动力学方法模拟九种温度和四种应变率条件下Fe-C合金的单轴动态拉伸过程。结果表明：在所研究的温度和应变率范围内，Fe-C合金弹性模量对于应变率变化不敏感，对于温度变化非常敏感，随着温度的升高，弹性模量明显减小；相同温度条件下，屈服强度和峰值应变随应变率的增大而增大；相同应变率条件下，屈服强度和峰值应变随温度的升高而减小；温度和应变率对屈服强度的影响不具有相关性。基于分子动力学模拟，建立的纳米尺度下Fe-C合金动态拉伸力学性能计算公式能反映温度和应变率效应的共同影响，为钢材在爆炸冲击作用下动态拉伸力学性能描述提供依据。     

聚氨酯塑胶跑道总挥发性有机化合物的检测及潜在健康影响分析

为测定聚氨酯(polyurethane,PU)塑胶跑道释放的总挥发性有机化合物(total volatile organic compounds,TVOC)质量浓度及释放速率,分析其对人体健康的潜在影响.采用小型环境舱-二次热解吸-气相色谱法分析在温度为60℃、相对湿度为5％、气体交换率为1.0次/h的环境条件下,建成1～3个月的PU塑胶跑道释放的TVOC质量浓度与释放速率,结合人体与TVOC的剂量反应关系及活动时间、呼吸量以及生理免疫等分析其潜在健康影响.结果表明:PU塑胶跑道TVOC的检出率为100％,质量浓度为0.918～3.334 mg/m3,释放速率为2.295～8.335 mg/(m2·h).PU预聚体、橡胶颗粒以及各类添加剂、稀释剂等原材料共同构成了PU塑胶跑道TVOC的主要来源,且17.4％的PU塑胶跑道释放的TVOC质量浓度可直接引起人体不适,82.6％的达到了人体可承受的安全阈值,在外部环境因素的联合作用下也会对人体造成刺激.可见,PU塑胶跑道能够持续释放TVOC,且其释放的TVOC可对人体健康造成潜在急性伤害影响和潜在慢性伤害影响.     

泥岩全破坏过程中渗透特性试验研究

为了研究某矿区泥岩的渗透特性,提高底板抵抗承压水能力,对指导进一步开展泥岩的阻水抗渗特性机理提供科学依据。采用理论分析与室内试验相结合的方法,通过对全应力-应变作用下泥岩试样的渗透率、应力、应变与关键点指标测试,揭示泥岩岩样泥岩试样的渗透特性以及应变对渗透率的影响规律。研究表明:干燥状态下泥岩试样强度较高,是良好的隔水层,但遇水软化后其抗压强度大幅度降低;泥岩渗透率-应变曲线由低水平渗透段、裂隙导通渗透段和破坏后渗透段三段组成,泥岩的渗透率与应力状态关系密切,其渗透率的峰值往往滞后于应力应变峰值点,这由岩样介质本身的特性所决定;泥岩渗透率-应变曲线峰值前变化规律反映了岩石的破碎程度,而峰值点后的渗透率水平反映了岩石残余应力下的渗透特性。总体上来看,为防止承压水突破泥岩隔水岩层,应加强底板泥岩采动破坏深度及承压水导升高度的现场监测,这为底板采动岩体断裂失稳和突水等灾害预测预报提供参考依据。     

金属薄片接头表面特性研究

以不锈钢和灰铸铁材料为研究对象,在不同的压缩应力下,通过保护性四点测电阻法,测量模拟试样在反复拧紧和放松时两接触表面的微观变化规律,研究紧固件接头表面的变形.研究结果表明,被测试样表面在压应力远远小于其屈服应力时发生局部微塑性变形,可直接测量接触电阻的变化规律,对不便直接测量的局部微塑性变形进行研究.将变形时的实时在线非破坏性检测,间接运用到紧固件服御状态下的质量监控和耐用性的研究中.1     

锁固段损伤过程中的能量转化与分配原理

锁固段是主控构造地震产生的地质结构，研究其损伤过程中的能量转化与分配原理，可加深对其损伤行为和能量演化机制的理解.基于能量守恒原理，阐明了受载锁固段内裂纹扩展时储存弹性应变能的转化与分配关系，提出了锁固段破裂事件的地震波辐射能计算公式.据此，在孕震断层多锁固段脆性破裂理论框架下，推导了主震判识的震级准则，论证了锁固段累积Benioff应变比与剪切应变比的等效性，提出了锁固段破裂事件的震源参数计算方法.实例分析表明，该方法可靠.该研究成果在主震判识、震源参数估算与复核等方面具有良好的应用前景.     

原位自生TiB增强钛基复合材料的热变形行为

通过等温热压缩模拟方法在温度为850～1 050 ℃和应变速率为0.02～0.50 s^-1的工艺下研究了原位自生5% TiB (体积分数)增强Ti复合材料的热变形行为。结果表明：在热变形过程中，试样的流变应力和峰值应力均随着变形温度的升高和应变速率的降低而减小；试样在高变形温度及低应变速率下变形时，TiB增强体有足够时间进行旋转取向而减少断裂，这有助于提高材料性能；通过计算得出试样在（α+β）相区和β相区的塑性变形表观激活能分别为789.8 kJ/mol和 271.6 kJ/mol，大于钛的表观激活能。分析认为：TiB增强体对试样的热变形行为有显著的影响；随着变形温度的不断升高，试样的塑性变形表观激活能显著降低，表明试样在850～1 050 ℃的高温塑性变形行为具有明显的分区特征；在不同温度区间的变形机制不同，因此在（α+β）相区和β相区分别建立了其热变形本构方程。     

钢结构可替换梁端塑性铰滞回耗能研究

为避免钢结构梁柱节点在地震作用下出现脆性破坏,提出一种新的梁端削弱型结构形式来实现塑性铰的外移。采用ABAQUS有限元分析软件对节点进行滞回耗能能力的分析,同时对不同削弱深度的截面内力进行对比分析,并使用Perform-3D软件的静力推覆工况对新型塑性铰框架和普通框架的承载能力进行对比分析。研究结果表明,首先达到屈服强度的截面是上、下耗能板削弱最深位置的横截面;随着耗能板削弱深度的增加,耗能板削弱最深处横截面就会越容易屈服,且能够有效地降低梁柱节点焊缝截面的作用反力;新型塑性铰的耗能能力主要与耗能板的削弱深度有关,在满足承载力要求的情况下随着削弱深度的增加,塑性铰的耗能能力不断增加;由静力推覆分析可知,拥有新型塑性铰框架的整体承载能力比普通框架的整体承载能力低,所以过度的削弱耗能板深度会导致框架不能满足结构承载力的要求。适当的削弱深度会增加节点延性,提高节点的抗震能力,实现塑性铰外移的目标,起到保护梁柱节点的作用。研究结果可为削弱型梁柱节点的研究提供参考。