聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)力学性能的应变率敏感性实验研究

对聚对苯二甲酸丁二醇酯 (PBT)在应变率跨越 10 - 4- 10 1量级的范围内的拉伸力学性能作了实验研究 ,实验结果显示PBT是一种应变率敏感材料 ,其拉伸力学性能对应变率的敏感程度可分为高中低三个区域 ,并讨论了有关材料参数与应变率的关系 ,给出了相应的拟合曲线方程     

Al2O3陶瓷材料高应变率下的动态力学性能

针对常规SHPB实验系统的不足对其进行改进,采用改进的SHPB实验方法对Al2O3陶瓷材料的动态力学性能进行了实验研究,表明改进的SHPB实验方法可以成功地进行高强度材料高应变率下的动态力学性能实验。实验得到了Al2O3陶瓷材料在不同应变率下的动态应力应变曲线,结果表明,Al2O3陶瓷为弹脆性材料,其动态应力应变呈非线性关系;在高应变率下,陶瓷材料的动态应力应变关系是应变率相关的,材料的初始弹性模量、破坏应力、破坏应变值随应变率的增大而增大。最后对Al2O3陶瓷高应变率下的变形机理进行了讨论。     

高温状态下石灰岩力学性能实验研究

为了研究高温状态下石灰岩力学性能,采用液压伺服刚性岩石力学实验系统对常温～800℃高温作用下石灰岩的力学性能进行了实验研究,分析了石灰岩应力应变曲线、峰值应力、峰值应变、弹性模量等的变化情况。研究结果表明:在600℃以内的高温下,温度对石灰岩的力学特性的影响不明显。但在600℃以后,随受热温度升高石灰岩力学性能迅速劣化,峰值应力和弹性模量急剧降低,而峰值应变迅速增长。800℃时已形成缓和的应力-应变全过程曲线,表现出软化现象。     

Al2O3陶瓷动态力学性能的实验研究

采用改进的SHPB实验方法对Al2O3陶瓷的动态力学性能进行了研究,得到了材料在较高应变率范围内的动态应力应变曲线.结果表明,Al2O3陶瓷为弹脆性材料,其动态应力应变呈非线性关系;在较高的应变率范围内,陶瓷材料的动态应力应变关系是与应变率相关的;材料的初始弹性模量、破坏应力、破坏应变值随应变率的增大而增大.由实验结果拟合得到了材料的动态本构方程.     

选区激光熔化成形镍包石墨增强巴氏合金复合材料的组织结构与摩擦行为

为改善巴氏合金的性能,解决石墨增强相在巴氏合金中的均匀分布问题,采用选择性激光熔化方法制备了镍包石墨增强巴氏合金复合材料试样。采用扫描电子显微镜研究了复合材料的显微组织,采用剪切试验和干滑动磨损试验测试了复合材料的力学性能和摩擦学性能。结果表明,大部分镍包覆石墨）颗粒易于在激光焊道的边界处聚集,并形成微孔和微裂纹。随着镍包石墨含量的增加,复合材料的剪切强度和摩擦系数均降低,并且摩擦机制从塑性成形沟转变为脆性切削。6wt%镍包石墨复合材料的剪切强度和摩擦系数分别比单一巴氏合金低约20%和33%。通过选择具有较厚镍层的镍包石墨,并控制激光能量输入,有利于改善复合材料中镍包石墨的分散均匀性,从而制备出兼具低摩擦系数和足够强度的新型巴氏合金材料。     

TiN晶体尺寸与其力学性能的第一性原理研究

 纳米多晶体材料因其独特的力学性能而成为当前材料科学领域的研究热点之一,尤其是晶粒尺寸对其力学性能的影响倍受关注。本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,模拟计算了晶粒尺寸为0.6387—2.332nm的TiN的力学性能,得到应力应变关系及屈服强度。计算结果表明,随着晶粒尺寸的增加,TiN的屈服强度降低,晶粒呈现软化趋势。通过对应力-应变曲线分析可知：TiN在应变5%处开始屈服,其屈服强度大约为21.5GPa;抗拉强度发生在应变约为15%时,且随着晶粒尺寸的增加,抗拉强度降低。本文对照了屈服极限的计算值和有限元方法的拟合值,讨论了实验中TiN表面的微观结构与硬度、弹性模量的关系。研究表明,TiN试样中的缺陷对其硬度和强度有很大影响。     

钨含量和颗粒形状对钨合金力学性能的影响

采用MTS810材料疲劳实验系统,开展了不同粒径91钨合金材料的准静态单轴拉伸实验研究,获得了材料的应力应变曲线和静态力学性能参数。在此基础上,建立了能够反映钨合金材料宏微观特征的计算模型,数值计算了不同颗粒形状、不同钨含量合金材料在准静态拉伸载荷作用下的力学性能。得到了其整体的应力应变曲线以及钨合金屈服强度与钨合金微观参量之间的关系。并分析了钨合金材料的内部应力和应变场。结果表明:计算结果和实验结果吻合较好,随着钨含量的增加,钨合金的屈服强度增加,但其延伸率均降低;随着长径比的增加,钨合金的屈服强度有所增加,且随着长径比的增加,屈服强度的增加变得缓慢。为进一步钨合金材料性能的研究提供了重要的指导作用。     

焊接接头动态力学的应变率效应

采用Ｈｏｐｋｉｎｓｏｎ压杆装置对焊接接头进行了不同冲击速度下的冲击压缩实验,获得了接头不同部位的动态力学性能曲线,研究了应变率对焊接接头力学性能的影响,结果表明：焊接接头动态力学性能的应力率效应明显,焊接接头动态力学性能不均匀性的应变率效应因应力波传播方向不同而有不同表现。     

多孔铁合金在高应变率下力学性能研究

利用分离式霍普金森压杆实验装置(SHPB),对多孔铁合金在高应变率下的力学行为进行了研究,分析了材料的相对密度和应变率对其力学性能的影响。提出了一个能够描述多孔铁合金的力学行为的多参数唯象本构模型,并将本构模型预测的结果与实验结果进行了对比,其误差不超过10%,模型预测结果与实验结果吻合较好。本研究对多孔铁合金在工业设计和工程应用有一定的指导意义。     

土壤准静态压缩力学性能实验研究

为研究土壤准静态的压缩力学性能,利用电子万能试验机对土壤进行了准静态压缩实验,分析了其密度、质地、水的体积分数等参数对静态抗压强度的影响. 结果表明:土壤的密度、质地和水的体积分数等因素均会对其静态力学性能造成影响,影响着静载情况下的应力-应变关系. 在应变一定的情况下,一般应力随着土壤密度的增大而增大,对于黏性土壤其水的体积分数对内部应力影响很大,但对于砂土则影响不明显.      

缺损软骨在滚压载荷下的实验与有限元分析

研究了缺损软骨在滚压载荷下的应变场分布,验证有限元数值模拟的准确性。分别通过实验和有限元仿真,对软骨缺损附近应变进行对比分析。比较实验云图与仿真云图看出,在软骨伤口附近的应变较大,远离伤口的部位应变分布均匀;从应变曲线的实验结果和仿真结果对比得出,无论在伤口附近表层或伤口底部,实验与仿真结果基本一致。滚压载荷下缺损对软骨力学性能有一定影响,有限元仿真结果与实验结果基本符合,说明有限元仿真数据具有可靠性。     

新形式超弹性形状记忆合金线材力学性能试验研究

超弹性是形状记忆合金(SMA)的重要特性之一.鉴于钢绞线在力学性能上的优势,提出一种新形式的SMA线材--SMA绞线,其目的在于将其埋设到土木工程领域的混凝土构件中.通过试验,主要研究了应变幅值和加卸载循环次数对普通圆截面SMA丝材和SMA绞线的应力诱发马氏体相变应力、残余应变、最大相变应变和耗能能力的影响.研究结果表明,SMA绞线比SMA丝具有更好的力学性能.建议在工程应用中将SMA的线材形式作为一项影响其超弹性力学性能的因素.     

基于本构模型参数的肌肉主动力响应有限元分析

研究了肌肉主动力有限元模型的力学性能与稳定性,使其适用于头颈部动力学响应的仿真研究.运用准线性黏弹性被动单元与Hill主动单元相耦合的方法,建立了兔子胫前肌的有限元仿真模型.对比Myers实验数据验证了该模型在不同应变率下离心收缩的应力应变特性.同时研究了等长收缩与轴向压缩模式下的肌肉的力学特性.仿真结果表明,仿真模型与实验输出应力应变曲线具有较好的一致性,在相同应变情况下,最大应力误差仅为0.07MPa.该模型具有较好的计算稳定性与生物逼真度,能够满足人体颈部肌肉建模的需求.     

SHPB测试中斜坡加载对应力均匀性和恒应变率的影响分析

针对传统霍普金森压杆(SHPB)研究脆性材料和粘弹性材料的动态力学性能时,主要存在早期甚至整个实验过程的应力不均匀和应变率不恒定,严重影响实验结果的有效性和精确性.根据SHPB实验中应力的传播过程,分析了斜加载脉冲在加载过程中对试样应力均匀性和恒应变率的影响.计算分析和实验结果表明,斜坡越平缓,越有助于试样内部应力的均匀分布和应变率更快地趋向恒定,从而能使应力均匀状态和恒应变率状态保持更长的时间.     

AZ31镁合金板温拉伸变形行为的研究

通过采用单向拉伸实验, 在DNS200微机控制电子万能试验机上测定了AZ31变形镁合金板料在不同拉伸速度、不同温度下的力学性能,并分析了其特点和原因.利用实验得出的应力应变数据,建立了Fields-Backofen流变应力模型,模型计算的应力应变曲线与实验所得的数据在290～573 K范围内峰值应力出现之前基本吻合.     

钢纤维混凝土冲击性能的有限元研究

为研究钢纤维混凝土在不同应变率冲击作用下的力学性能,利用ANSYS几S-DYNA有限元软件,采用Holmquist-Johnson-Cook(HJC)本构对SHPB实验进行模拟研究,通过与实验研究结果对比得出,数值模拟得出的应力波图和应力-应变曲线图与实验结果吻合度较好,且峰值应力误差不超过3.68％.同时对试件承载过...     

泡沫塑料三轴动静态压缩力学性能的试验研究

由于泡沫塑料在实际使用中往往处于三向受压力状态,环境温度也不同,因此这里研制了一套三向压缩性能测试试验装置,在准静态和中等应变速率下,从－３０℃到６０℃,对４种不同硬质聚氨酯泡沫塑料进行了三轴力学性能试验,得到了材料的弹性模量、屈取极限和泊桑比与密度、应变速率和温度的关系,测得了泡沫塑料的动静态三轴压缩力学性能参数,从而为研究泡沫塑料的力学性能提供了一种新的实验技术和方法。     

SHPB实验及其在合金材料中的应用研究

钛、铝合金材料在航空航天等工程领域中得到了广泛应用,对其动态冲击力学性能的研究需借助分离式Hopkinson压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)实验完成。比较并分析了SHPB实验装置及其在该两种合金材料研究上的应用,研究了影响SHPB实验结果的因素,如弥散效应、均匀性问题、惯性效应及端面摩擦效应等。通过对钛合金、铝合金材料冲击动态力学性能及其本构模型进行研究发现:钛合金和铝合金材料的流动应力和屈服强度往往会随着应变率的升高而升高,随温度的升高而降低。对钛合金和铝合金材料的冲击动态力学性能进行了比较,Johnson-Cook本构模型可以合理描述两种材料的冲击动态力学行为。     

细化钨合金力学性能研究与数值模拟

针对晶粒度分别为1～3μm,10～15μm,30～40μm的细化钨合金材料,采用单轴拉伸实验研究了3种材料在准静态条件下的力学性能,获得了3种材料在不同加载速率下的应力-应变曲线和静力学基本参数. 在实验的基础上,运用有限元计算软件ANSYS,建立了能够反映钨合金材料微观结构特征的计算模型,模拟了不同体积分数、不同颗粒形状、不同晶粒度钨合金材料在静态拉伸载荷作用下的力学性能,给出了钨合金材料的应力-应变曲线,分析了钨合金力学性能与钨合金各微观参量之间的关系.     

海绵钛压缩变形力学性能分析

压缩变形是克劳尔法制备海绵钛钛坨机械破碎生产中出现的最主要的大应变现象.通过对钛坨核心密实区海绵钛进行压缩实验,揭示孔隙率对海绵钛压缩力学性能的影响规律,建立海绵钛压缩应力应变本构模型.研究表明:随着孔隙率由32.77%增大到39.02%,海绵钛试件压缩力学性能下降,其压缩弹性模量由4.04GPa降至2.3 GPa,流变应力由51.26 MPa降至41.66 MPa;所构建应力应变本构模型理论计算结果与实验测试数据吻合度较高,利于海绵钛小粒度机械式挤压破碎有限元分析模型的开发与构建.