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.     

压出过程中混炼胶熔体不稳定流动的研究

应用Monsanto加工性能试验机考察了压出过程中混炼胶试样熔体不稳定流动与口型几何参数及压出过程参变量的相互关系。在分析影响熔体不稳定流动因素的基础上,应用线性回归分析方法,导出实验条件下试样熔体不稳定流动临界压出速率判据。应用其它配方的胶料试样的实验结果进行了验证,结果表明,预测值与实验测量数据有较好的一致性。     

聚合物熔体在直线型异型材挤出口模内三维粘弹流动分析

利用罚函数有限元法，采用PTT粘弹模型，对聚合物熔体在直线型异型材挤出口模内的三维等温流动进行了数值模拟，得出了不同挤出量下的速度和应力分布．结果表明：口模截面上流动中心位于流动阻力较小的部分，而且这部分的流速较快；必须依据流动阻力的大小来匹配组成口模截面的各部分所对应的成型区长度，流动阻力大的部分，长度应较小，以免产生流动不平衡从而导致挤出物离模后的扭曲；过渡区对熔体在其上游的稳流区和在其下游的成型区内的流动均有明显影响；聚合物熔体的松弛时间对熔体流速无影响，对剪切应力的影响非常小，随着松弛时间的增大，熔体的粘弹性拉伸应力下降，而且熔体粘弹性拉伸应力对总拉伸应力的贡献很大．     

原位接枝改性炭黑对天然橡胶性能的影响

采用原位液相接枝技术在炭黑表面接枝聚乙二醇400,研究了接枝前后炭黑补强天然橡胶的性能.结果表明:在相同填料添加量下,填充接枝改性炭黑的胶料焦烧时间和正硫化时间有所缩短,物理机械性能明显改善;当添加50份填料时,相比于添加未改性炭黑的胶料,填充接枝改性炭黑胶料的结合胶含量提高了16.5个百分点,拉伸强度和撕裂强度分别提升了6.1MPa和19.5kN/m,绝对磨耗质量由0.53g下降至0.37g,硫化胶在0、60和80℃时的tanδ分别下降了16.67%、45.23%和45.45%.动态力学测试和SEM分析表明,胶料性能提升的主要原因是接枝改性炭黑在橡胶基体中分散性的改善及炭黑与橡胶间相互作用力的增加.     

岩石受拉破裂过程及其导水性研究

运用岩石破裂过程分析RFPA系统对单轴拉伸试验下硬岩、软岩两个试件的破裂过程进行了数值模拟,主要研究了硬岩、软岩的破裂失稳特点和导水性。试验结果表明硬岩达到应力峰值时,发生突然失稳,开始导水;软岩在拉伸作用时不会出现突发性失稳现象,而是达到极限应变时才开始破断、导水。由试验结果得出应力变化信息对于硬岩、应变变化信息对于软岩的拉伸破断和导水性具有积极的预报价值。     

CB/SiO2并用填充国产溶聚丁苯橡胶的动态性能

使用橡胶加工分析仪（RPA2000）和动态热机械分析仪（DMA）分析了不同比例炭黑与白炭黑填充溶聚丁苯胶料,在不同扫描条件下的动态黏弹性能.结果表明,在1次应变扫描过程中,随炭黑配比增加,弹性模量（G’）逐渐降低,偶联剂（Si69）作用减小;2次应变扫描发现,随着与1次应变扫描时间间隔增加,应力软化减弱,并在添加偶联剂后,应力软化效应趋于一致;通过连续3次应变扫描,发现填料网络结构并不是造成“Payne”效应的唯一因素;通过温度扫描,发现随温度升高,混炼胶损耗因子升高,硫化胶则下降;频率扫描时,发现未添加偶联剂且白炭黑比例最高的硫化胶出现明显“第二平台”,填料分散性最差,弹性模量最高.     

BR1500HS超高强度钢本构模型的建立及验证

在Gleeble3500热模拟实验机上,采用等温热拉伸实验对BR1500HS超高强度钢在变形温度为1 023,1 073,1 123和1 173 K,应变速率为0.01,0.10和1.00 s-1条件下的热流变行为进行研究。根据蠕变理论及实验流动应力曲线确定材料变形激活能、硬化指数等相关材料常数并引入Zener-Hollomon参数。通过位错密度演化模型描述加工硬化和动态回复对流动应力的影响,并建立包含稳态应力σss、屈服应力σ0和动态回复速率系数r这3个参数的本构模型。研究结果表明:由建立的本构模型所绘制的流动应力曲线与实验曲线具有高度一致性,所建立的本构模型能够应用于BR1500HS超高强度钢热拉伸过程的数值模拟及热成形工艺分析。通过回归分析法建立模型参数关于Z参数的表达式,获得流变应力与变形条件的关系。     

轮胎胶应力诱导脱硫及再硫化材料的力学性能

采用在熔融挤出过程中提高双螺杆挤出机螺杆转速的高剪切应力诱导方法,研究了双螺杆挤出机的螺杆转速、挤出反应温度和添加线性高分子材料品种对轮胎胶脱硫共混物(DGTR/EPDM)的凝胶含量、溶液特性黏数、溶胶分子链结构及再硫化材料力学性能的影响.结果表明:随着双螺杆挤出机螺杆转速的增加,强烈的剪切应力作用可引起轮胎胶粉中交联网络的断裂、降解反应,引起产物凝胶含量和溶胶特性黏数的明显下降;挤出反应温度越高,轮胎胶中交联网络的断裂、降解反应即越明显,产物凝胶含量和溶胶特性黏数的下降即越显著.采用具有较高门尼黏度的热塑性弹性体作为溶胀剂和承载流体时,可获得具有较高相对分子质量的脱硫共混物溶胶和较好力学性能的脱硫共混物共混丁苯橡胶再硫化材料.在220 ℃和1 200 r/min的脱硫反应条件下,所得脱硫共混物共混丁苯橡胶再硫化材料的拉伸强度和断裂伸长率分别达到21.0 MPa和456%,分别达到丁苯生胶混炼胶硫化材料拉伸强度和断裂伸长率的87.5%和128%.     

流变理论在挤出成形中的若干应用

本文从流体力学和流变学的角度出发,对胶料在挤出过程中的流动和变形进行了定量的描述,在此基础上,讨论了挤出工艺参数合理选取的原则;阐述了螺杆几何参数优化设计的原理;指出了实现稳定挤出的必要条件。文中附有计算实例和线图,供参考。     

强度不均匀焊接接头的应力分布及变形

为解释强度不均匀焊接接头最软区的强度及宽度与其承载能力的关系,用有限元对这类接头的单轴拉伸试样上应力分布及变形进行分析,当外加应力超过最软区的屈服应力时,在最软区及其邻近区域出现三轴应力状态;在有屈服应力差别的区域交界处Mises等效应力发生阶跃变化,其变化幅度与交界面两侧材料的屈服应力差值有关,随外加载荷的增加而增大.最软区Mises等效应力的降低量和与之相邻区域的增加量在试样长度上的积分相等.当Mises等效应力达到接头上最软区的抗拉强度时,在该处发生颈缩;随最软区的宽度减小或屈服应力增加,发生颈缩所需的外加应力增加;当最软区相对厚度小于0.2或相对屈服应力大于0.9时,在最软区已无明显颈缩.     

双基火药螺旋挤压的等温粘性流动理论

文中描述的以双基火药半固体流动模型为基础的双基火药螺旋挤出等温粘性流动理论给出了一组螺压机的输出速率、正常拖曳应力、挤出压力和功率消耗等计算公式。这些公式包含了上述参量对火药物理性质,操作条件和挤出机结构的依赖关系。与实验结果比较表明,本文描述的理论反映了在一定条件下挤出过程的真实情况。     

西安地区Q2黄土应力-应变-时间关系的试验研究

为了研究黄土地区许多工程现象的本质原因,探讨应力—应变—时间的关系,对西安地区Q2黄土在改造后的固结仪上进行了单轴无侧限蠕变试验。加载方式为分级加载,通过使用坐标平移法处理蠕变曲线后得到应力—应变等时曲线。研究发现Q2黄土在不同的应力水平下表现出不同的蠕变形态,应力—应变等时曲线上有一较明显的拐点,拐点对应的应力即为屈服应力,屈服应力随着含水率的增加而呈指数降低,当应力水平小于屈服应力时,黄土表现为线性粘弹性特性;当应力水平大于屈服应力时,黄土表现为线性粘塑性特性。     

电流变液体挤压流的研究

从理论上分析了挤压流动形式,得出在电压一定的条件下,随着挤压过程的进行,流动区域间隙的改变,使得电场强度产生变化,从而使电流变液体的动态屈服应力、表观粘度和平均法向应力得到大大增强.其中动态屈服应力与其间隙的α次方成反比,表观粘度与其间隙的平方成反比;平均法向应力与其间隙的5次方成反比.使电流变液获得比库埃特(Couette)流和泊肃叶(Poiseuille)流更高的电致屈服应力和平均法向应力(承压力)以满足工程实际需要.     

气体辅助聚合物挤出中的二维等温粘弹流动的数值模拟

以圆棒挤出为例，采用通用的流体力学有限元软件FIDAP，以壁面剪切应力为零的边界条件代替气体辅助挤出过程中的气垫膜层的作用对新型挤出方式——气体辅助挤出二维等温流动进行了粘弹数值模拟，得出和分析了口模内外的流线、速度、压力、应力分布和挤出胀大率等模拟结果，并将模拟结果和传统挤出进行了对比．分析和对比表明：气辅挤出可以基本消除挤出胀大，和传统挤出时的速度场、压力场和应力场在口模出口处沿轴向和径向均变化剧烈，而口模内部变化平缓的情况相比，气辅挤出时在有气辅段内各处的流线、速度、压力、应力很快趋同，到出口处几乎完全一致，从而可有效消除挤出过程中的“鲨鱼皮”现象，提高挤出制品的表面质量。     

吸水性对尼龙1010／6力学性能的影响

通过尼龙１０１０／６共聚物湿法单轴拉伸应力－应变曲线,研究了该系列共聚物在达到最大吸水率时的力学性能与组成的关系。发现两种共聚组分重量比接近６０：４０时,杨氏模量,弯曲模量及屈服应力较小,而相应的屈服应变、断裂应变较大;重量比接近８０：２０时,断裂能最大。与干法测试结果相比,弹性模量及屈服应力,屈服应变均下降,断裂应变增大,断裂强度,断裂能有不同程度改变。     

LDPE熔体毛细管动态挤出时的弹性行为研究

在振动场的作用下，ＬＤＰＥ熔体于毛细管中动态挤出与稳定挤出时相比，挤出物的挤出胀大比减小，减小程度与施加的振动强度有关。在相同流率时于一定振幅条件下，挤出物胀大比变化与频率成非线性变化。另外，振动场对ＬＤＰＥ在毛细管中挤出时的不稳定流动有影响，在振动条件下，挤现ＬＤＰＥ时发生不稳定流动的临界流率有较大提高。结果表明，振动条件下挤出聚合物能有效地改善挤现物的弹性性能，从而为聚合物的挤出成型加工带来巨     

制备工艺对LDPE/MVQ-SiO2并用胶性能影响的研究

在双辊开炼机上实现沉淀法白碳黑(SiO2)和甲基乙烯基硅橡胶(MVQ)的共混复合,制备出了MVQ混炼胶(MVQ-SiO2)。通过熔融共混和两段硫化的方法实现低密度聚乙烯(LDPE)和MVQ混炼胶的熔融共混,制备出LDPE/MVQ-SiO2并用胶。研究表明,在MVQ-SiO2的制备过程中加入质量为SiO2质量的0.5%的甲基乙烯基硅油可改善硫化成型后的LDPE/MVQ-SiO2并用胶的耐热老化性能和拉伸性能,硬度和扯断伸长率基本不变,但耐撕裂强度有所下降;制备LDPE/MVQ-SiO2并用胶时,加入质量为LDPE质量的1%的抗氧剂,可防止并用胶胶料在第2段硫化过程中,由于LDPE热降解所引起的材料性能劣化;在抗氧剂和硫化剂共同作用下,并用胶胶料合适的第2段硫化条件是200℃,硫化2 h。     

RESEARCH ON ELASTIC BEHAVIORS OF LDPE MELT DURING CAPILLARY DYNAMIC EXTRUSION *

在振动场的作用下,ＬＤＰＥ熔体于毛细管中动态挤出与稳态挤出时相比,挤出物的挤出胀大比减小,减小程度与施加的振动强度有关．在相同流率时于一定振幅条件下,挤出物胀大比变化与频率成非线性变化．另外,振动场对ＬＤＰＥ在毛细管中挤出时的不稳定流动有影响,在振动条件下,挤出ＬＤＰＥ时发生不稳定流动的临界流率有较大提高．结果表明,振动条件下挤出聚合物能有效地改善挤出物的弹性性能,从而为聚合物的挤出成型加工带来巨大的益处．     

活性硅酸钙填充丁苯橡胶复合材料性能研究

以活性硅酸钙、炭黑、白炭黑为原材料,使用硅烷偶联剂对其进行改性,采用熔融共混法制备丁苯橡胶复合材料,研究了改性剂种类、添加量、硅酸钙填充量、与炭黑、白炭黑配合比例对丁苯橡胶复合材料硫化性能、力学性能的影响.研究表明：添加硅酸钙后,复合材料的硫化性能得到优化;在与白炭黑或炭黑配合填充时,可明显缩短硫化时间、降低最小扭矩,提高了胶料的压延性能和生产效率;在低拉伸率范围内,硅酸钙表现出优异的补强性能,可替代或部分替代昂贵的炭黑、白炭黑等传统填料,以降低橡胶制品的经济成本.     

聚合物熔体在曲线型异型材挤出口模内三维粘弹流动数值模拟

利用罚函数有限元法,采用PTT粘弹本构模型,对聚合物熔体在C形和Y形截面异型材挤出口模内的三维粘弹流动进行了数值模拟。在相同挤出流量下,得到了口模内不同截面上的速度和应力分布。对模拟结果的分析表明：异型流道中存在的突出棱角会使局部流道截面的有效流动面积减小,产生收敛效应,收敛角越大,收敛效应越强。因而要保证熔体稳定流动,过渡区与成型区流线必须平滑连接;异型流道中不同的部位熔体所受的剪切和拉伸应力都有所不同,熔体受力历史差异可能导致制品质地不均匀,挤出口模设计中必须考虑熔体受力史。