高应变率下SiCp/Al的断口形貌和变形机制

利用Hopkinson压杆对采用无压浸渗法制备的高体积分数SiCp/Al复合材料进行高应变率冲击压缩实验,研究了应变率对复合材料微观断口形貌的影响,分析了其在高应变率下的变形机制.结果表明：强度较高的复合材料有较强的产生变形局部化的倾向;同时,SiC颗粒尺寸对局部化的形成有明显影响,增强相颗粒尺寸较小（100μm）的复合材料更容易产生变形局部化,在高应变率压缩载荷下,无压浸渗高体积分数SiCp/Al复合材料在增强相颗粒破裂的同时会出现基体的局部化变形,复合材料的损伤行为与材料中的增强相颗粒尺寸密切相关.     

高压对砂性颗粒材料破碎力学性能影响分析

砂土小应变条件下动力特性的细观分析是解决工程微振动实践问题的重要依据。越来越多的大型基础设施的建设导致高压条件下,砂土的动力特性会因为颗粒材料状态的变化而发生改变。本文通过Ottawa砂,福建砂,粉煤灰三种不同颗粒材料在高压条件下应力应变、剪切波速、压缩波速以及K0等土力学参数的演化过程对砂性颗粒的动力特性进行研究。研究结果表明,三种砂性颗粒在7MPa左右压力下会产生破碎;颗粒的剪切波速和压缩波速会随着压力的增加而增加。K0在加载过程中增量较小,但是在卸载时会随着压力的减小而大幅增加;同时验证了弯曲压缩元可以在高压条件下可以正常工作。     

冷压缩法消减7A85铝合金锻件淬火残余应力研究

为研究冷压缩法对7A85铝合金淬火残余应力消减效果,通过实验获得7A85铝合金的比热容、热传导系数、热膨胀系数等热物性参数,利用ABAQUS有限元软件对7A85铝合金试件进行淬火及冷压缩变形工艺仿真,研究淬火及冷变形工艺参数对试件残余应力的影响,对7A85铝合金试件淬火与冷压缩变形工艺进行实验研究,采用X线衍射仪分别测试试件淬火及冷变形后的残余应力。研究结果表明:当冷变形量为1%时,冷压缩法可降低试件约70%的淬火残余应力,随着冷变形量的增加,残余应力变化较小,表现出与拉伸法消减残余应力不同的变化特征。实验与仿真分析获得的残余应力绝对误差在40 MPa以内。     

FRP约束混凝土短柱在重复轴压作用下的力学性能

为了研究纤维增强复合材料(FRP)约束混凝土短柱在重复轴压荷载作用下的力学性能,对其进行试验和理论研究.共对6个FRP约束混凝土短柱试件(含3个单调加载和3个重复加载试件)进行竖向轴压试验.基于试验结果,分析讨论试件的破坏模式、应力-应变曲线、塑性残余应变、应力退化和极限状态.试验结果表明,重复荷载作用下试件的包络曲线略低于对应的单调荷载作用下试件的应力-应变曲线;卸载应变和塑性残余应变存在线性关系;FRP约束混凝土在重复荷载作用下的应力退化系数基本保持不变.根据国内外学者提出的理论模型,对重复加载试件的卸载路径曲线、再加载路径曲线和全过程应力-应变曲线进行预测.通过与试验结果比较,证明这些模型具有准确性和合理性.     

淬火方式对高硼合金组织及力学性能的影响

为获得性能较优的马氏体基体同时避免过大残余应力的形成,研究了淬火方式对高硼合金组织、力学性能及残余应力的影响。采用空冷和油冷两种淬火方式调控合金基体组织和残余应力,进而分析了合金在不同淬火方式下的力学性能和残余应力的变化规律。实验结果表明:热处理后,基体由珠光体转变为马氏体,进而促使合金宏观硬度从铸态下的HRC42.73提高至空冷下的HRC55.31和油冷下的HRC57.18,增幅分别为29.44%和33.82%,同时合金中残余应力从铸态下的-307.66MPa增至空冷下的-407.35MPa和油冷下的-462.21MPa。与油冷方式相比,空冷方式下合金宏观硬度虽略有降低,但形成的残余应力较小,进而降低了合金的淬裂倾向。综上所述,在空冷方式下,高硼合金既可获得较优的力学性能又可避免过大残余应力形成,显示出更优的性价比和应用前景。     

缠绕复合材料固化残余应力分析

本文利用傅里叶热传导方程、基体的固化动力学方程以及复合材料在固化过程中的力学性能本构模型,建立缠绕复合材料结构的固化工艺以及残余应力应变分析模型,分析计算研究复合材料固化过程中产生的残余应力。计算结果显示：缠绕复合材料最外层的残余应力均为正应力,最内层的残余应力均为负应力;缠绕复合材料的内径、层数、纤维体积分数、基体化学收缩比以及固化工艺温度对残余应力的影响较大。     

缠绕复合材料结构固化残余应力的数值计算

利用傅里叶热传导方程、基体的固化动力学方程以及复合材料在固化过程中的力学性能本构模型,建立缠绕复合材料结构的固化工艺以及残余应力应变分析模型,分析计算研究复合材料固化过程中产生的残余应力。计算结果显示:缠绕复合材料最外层的残余应力均为正应力,最内层的残余应力均为负应力;缠绕复合材料的内径、层数、纤维体积分数、基体化学收缩比以及固化工艺温度对残余应力的影响较大。     

双锥构型三维点阵材料压缩特性

对空心杆双锥构型点阵材料的压缩性能进行研究,对比了点阵材料与均质材料的压缩性能.点阵材料及均质材料的试件都采用多喷头光固化树脂增材制造技术制备,通过试验测试了均质材料件及2种元胞尺寸点阵材料件的压缩性能,获得了不同应变率载荷下的压缩应力-应变曲线,探索了元胞尺寸、加载应变率对材料压缩性能的影响,得到了材料破坏前的应力-应变关系预测表达式,应力预测结果与试验结果相吻合.研究结果表明:点阵材料的元胞尺寸对材料压缩性能影响显著;不同应变率下点阵材料的屈服应变变化不大,屈服强度差异相对较大;制备的点阵材料屈服应变大于均质材料屈服应变,但屈服强度不具备优势.     

WCp/Mn13表面复合材料的制备及其冲击磨损性能

为了克服高锰钢Mn13在中低应力条件下冲击磨损性能差的问题，利用离心铸造法制备了WCp／Mn13表面复合材料，通过扫描电镜、能谱、X射线衍射等手段研究了WC陶瓷颗粒与Mn13基体的界面结构，并用不同粒径的WC颗粒复合材料与高锰钢进行了冲击磨损对比试验．研究结果表明：WC与基体形成了一定厚度的扩散层，扩散层中有细小复合碳化物析出，WC与基体间的结合为冶金结合；小颗粒WC增强复合材料的抗冲击磨损性能优于高锰钢，而大颗粒WC增强的复合材料在冲击载荷较小时，抗冲击磨损性能优于高锰钢，当冲击载荷较大时，抗冲击磨损性能不如高锰钢，因此在冲击磨损工况下，应当选择颗粒尺寸适当的WC颗粒增强高锰钢．     

基于FEM的水泥基压电复合材料的性能分析

建立了1-3型水泥基压电复合材料的有限元模型,并对其进行了静力分析、模态分析和瞬态动力学分析。得到了水泥基压电复合材料的内部应力应变分布、水泥基体对复合材料压电性能的影响、复合材料的厚度振动模态和在动态载荷下的响应情况。发现水泥基压电复合材料产生的驱动应变和节点应力都集中在压电陶瓷柱上,高泊松比和低弹性模量的水泥基体能够增加复合材料的压电性能;低频下水泥基压电复合材料的振动特性与压电陶瓷相同,且对外部的动态激励有着良好的线性响应。     

合金钢缺口试样热预应力增韧机理的研究

用缺口试样进行了一系列不同循环的热预应力 (WPS)试验 ,以研究合金钢热预应力增韧效应的机理 .测量了宏观力学参数 ,对断口和热预应力后卸载试样缺口前的微观特征也进行了观察 .实验结果表明 :产生残余压应力和使缺口钝化张开的WPS循环可以改善低温缺口韧性 .相反 ,产生残余拉应力和使缺口根部锐化闭合的WPS循环使缺口韧性变差 .随着提高WPS载荷 ,越来越多的潜在解理起裂第二相粒子被剥离和钝化成微孔 .这一效应也可以改善缺口韧性     

提高纤维编织网与砂浆粘结性能的实用方法

纤维编织网增强混凝土结构(简称TRC)的力学性能与纤维编织网和基体之间的粘结状况密切相关.采用环氧树脂浸渍纤维编织网并在其表面粘砂的方法来提高粘结强度,控制砂浆基体的开裂.通过四点弯曲试验和拉拔试验考察了不同粘砂粒径对TRC粘结性能的影响.试验结果表明,采用环氧树脂浸渍纤维编织网并在其表面粘砂的方法能够提高纤维编织网与基体之间的摩擦力,甚至产生咬合效应.因此可明显提高TRC的弯曲开裂荷载,增加裂缝数量,改善纤维编织网与砂浆之间的粘结性能.其中粘砂粒径为0.15～0.30 mm改善效果最为显著.     

NiMnGa合金实验特性及在差动式执行器中应用

利用自行设计的实验装置研究了NiMnGa合金样品静态时磁场与形变之间的关系,并且实测了交流磁场下温度、压力、磁场与样品形变的动态特性曲线,研究了NiMnGa合金样品的外特性。在此基础上,利用NiMnGa合金响应频率快、输出应变应力大等特点,设计了一种可以减少励磁功率、消除温度影响和提高控制精度的新型差动式NiMnGa合金执行器,阐述了其工作原理,制造了样机并给出了实验结果,验证了该设计方案和控制系统的可行性。     

新型TB9钛合金屈服强度的应变率效应

TB9钛合金具有良好的力学性能,被广泛应用于航空航天领域,其材料强度随服役过程中应力作用的加载速率变化而发生改变。本文采用三次真空自耗熔炼工艺制备TB9钛合金材料,并对其开展了室温拉伸和压缩试验,研究了该材料在应变率0.0005-0.1 s-1范围内的力学性能及其变形行为,讨论了应变率对该材料压缩和拉伸屈服强度的影响。结果表明：应变率由0.0005 s-1升高至0.1 s-1时,TB9钛合金材料的平均压缩屈服强度由955.96 MPa升高至1 090.94 MPa,平均拉伸屈服强度由971.01 MPa升高至1 096.31 MPa,压缩屈服强度应变率敏感系数为0.02273,拉伸屈服强度应变率敏感系数为0.02110;随着应变率的增大,TB9钛合金拉伸试件断面韧窝尺寸及深度均会变小,这是由于应变率大时,瞬间局部能量增加,裂纹萌生和扩展速度加快所致。此外,本文采用线性函数拟合了TB9钛合金材料室温下屈服强度增强因子与自然对数应变率之间的关系,可用于预测TB9钛合金在工程应用中的力学行为。     

热处理对TiAl基合金喷丸试样组织与性能的影响

TiAl合金在高温下服役时,表面因受循环载荷而容易产生疲劳裂纹,因此有必要进行表面处理以改善其力学性能。使用直径0.2 mm钢丸在0.7 MPa气压下对TiAl合金进行室温喷丸实验,使用ABAQUS有限元分析软件进行喷丸仿真模拟研究。随后,对喷丸试样进行不同温度和保温时间的热处理。通过SEM观察TiAl合金纵截面的显微组织,使用X射线残余应力仪测量TiAl合金表面的残余压应力,使用显微硬度仪测量热处理后TiAl合金表面的显微硬度。结果发现,喷丸后TiAl合金表面出现许多凹坑和层片状突起,次表面处发生明显塑性变形并出现许多变形孪晶。热处理后TiAl合金表面残余压应力会随着保温时间的增加和热处理温度的升高而变小。硬度几乎表现出与残余应力相同的趋势,但当热处理温度为1 200℃时,因金相组织发生变化,α₂相含量明显增多,导致硬度增加。     

单纤维拔出试验表征硼纤维/环氧界面剪切强度研究

设计了一种单根硼纤维拔出试样制备方法,并测试了不同树脂基体的硼纤维/环氧复合材料的界面剪切强度;研究了单根硼纤维拔出界面破坏过程.结果表明:单根硼纤维拔出过程中,首先在纤维包埋起始部位和包埋端部产生裂纹,最后包埋中间部位的树脂基体破坏.摩擦力承担着较大的纤维拔出载荷;加入15%的液体丁腈橡胶硼纤维/环氧复合材料的界面剪切强度为33.69 MPa.     

T-800碳纤维湿法缠绕用环氧树脂基体研究

针对制备高性能碳纤维缠绕复合材料的要求,以TDE-85树脂为主体树脂、AG-80树脂为添加树脂,选用混合芳香胺固化剂,研究了一种适合于T-800碳纤维复合材料缠绕成型的树脂基体。结果表明,该树脂的黏度和适用期可满足湿法缠绕成型工艺要求,其浇铸体具有优异的耐热性能与机械性能,而其制备的T-800碳纤维复合材料界面粘接好,缠绕强力环层间剪切强度达到81MPa、拉伸强度高于2500MPa,适合T-800碳纤维的湿法缠绕成型。     

表面纳米化对7055铝合金耐磨性能的影响

为了研究表面纳米化对7055铝合金耐磨性能的影响,利用高能喷丸(High Energy Shot Peening, HESP)技术对7055铝合金材料进行表面纳米化处理,在7055铝合金表面获得纳米结构。利用透射电镜分析纳米化前后微观组织的变化,同时对纳米化材料表层进行残余应力及显微硬度测定,并采用球盘磨损试验机研究了纳米化表面对固定载荷条件下7055铝合金材料磨损性能的影响。结果表明：表面纳米化使7055铝合金材料表面发生严重塑性变形,材料表面分布较高幅值残余压应力,最大可达到-369MPa, 残余压应力层深度达0.6mm;纳米化后试样显微硬度较基体提高了50%。摩擦磨损实验表明：表面纳米化从一定程度降低了7055铝合金材料表面摩擦系数,且磨损失重是未处理试样的32%,表明高能喷丸表面纳米化有效改善了7055铝合金材料的耐磨性能。     

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.     

碳化物粒子尺寸对裂纹断裂韧性的影响

通过对铁素体晶粒尺寸相同、碳化物粒子尺寸不同的两种低合金钢ＣＯＤ裂纹试样断裂韧性的测试，宏微观断口和力学参数的测量，结合断口、金相观察分析，对碳化物粒子尺寸对裂纹断裂韧性的影响及其机理进行了研究．结果表明：在裂纹试样的解理断裂中，临界事件是碳化物粒子尺寸的微裂纹扩展进入铁素体基体．碳化物粒子尺寸在决定局部断裂应力。ｆ和有关的韧性参数中起决定性作用．在铁素体晶粒尺寸和屈服应力相同的条件下，大碳化粒子尺寸的材料具有低的裂纹断裂韧性．