纳米SiO_2/尼龙6高应变率冲击力学性能

纳米复合材料不同于一般材料,为了体现其优越性及纳米颗粒对基体材料的改性效果,本文利用分离式Hopkinson压杆（SHPB）对纳米SiO2/尼龙6复合材料进行了高应变率下的动态压缩试验。研究结果表明,纳米SiO2能提高尼龙6基体抗变形能力,讨论了材料的应变率效应及纳米颗粒含量对基体的影响。     

碳纤维高应变率拉伸破坏形态的应变率效应性质

利用反射式间接拉伸Hopkinson杆实验装置，测试碳纤维在应变率1500-3000s^-1范围内的拉伸性质。实验结果表明，碳纤维在拉伸性质上是应变率不敏感材料，这与目前已有实验资料一致，但对碳纤维断裂端的断口形状观测表明，碳纤维破坏形态是与应变率相关的，随着应变率的增加，断口形态逐渐光滑。破坏形态的差异也导致了拉伸力学性质在不同应变率下的微弱差异。     

RPC材料冲击加载下的横向惯性和应变率效应

对3种钢纤维含量活性粉末混凝土(RPC)的冲击压缩性能进行了实验研究和数值模拟.为消除SHPB(Split Hopkinson Pressure Bar)冲击实验中的高频弥散和实现近似恒应变率加载,实验过程中采用了波形整形技术.考虑到RPC材料具有静水压力效应,其冲击加载下动态强度的提高实际是应变率效应和横向惯性造成的静水压力效应共同作用的结果.为了将二者加以区分,采用数值模拟结合静态围压实验确定材料的横向惯性效应,在此基础上,RPC材料的真实应变率效应被实验确定.     

高应变率下无氧铜动态剪切性能研究

动态剪切试验是获得材料高应变率力学性能的有效方法之一,采用由霍普金森压杆改进的双缺口冲击剪切装置具有测试方便的特点,同时其测试结果的可靠性可以满足工程应用的需要。本文首先通过有限元数值模拟肯定了这种改进的双缺口冲击剪切试验装置的有效性,并对试件几何量的优化作了分析讨论。在此基础上,对无氧铜材料的动态剪切特性进行了测试。得到了在高应变率下无氧铜材料的剪切应力-应变曲线。实验结果并表明,在高应变率下,无氧铜材料依然符合Von．Mises屈服准则。     

水灰比对水泥砂浆高应变率下动态抗压力学性能影响的试验研究

为了研究水灰比对高应变率下水泥砂浆动态抗压力学性能的影响,利用分离式Hopkinsin压杆(SHPB)装置对不同水灰比(0.4、0.5和0.6)的水泥砂浆试件进行了单轴动态抗压试验研究;应变率范围为(39.4～209.4)s-1。同时进行了静态加载试验。试验结果表明,水泥砂浆的单轴抗压强度随着应变率的增大而增大,随水灰比增大,动态抗压强度值随应变率提高而增大的越缓慢;动态抗压强度提高因子DIF随应变率的增加而增大的速度随着水灰比的增加而降低。高应变率下,水泥砂浆试件的峰值压应变与极限压应变随着应变率的增大而增大,水灰比对峰值压应变值与极限压应变值的影响不大。     

高温高应变率下建筑不锈钢动态力学性能研究

利用带有加热和同步对杆装置的分离式霍普金森压杆(SHPB)系统测定建筑不锈钢S30408材料在不同温度和应变率下的动态力学性能,并在DNS100材料试验机上进行了准静态(0.001 s~(-1))压缩试验.试验结果表明:建筑不锈钢S30408材料具有明显的应变率强化效应和温度软化效应,在一定温度条件下温度成为影响材料性能的主要因素.利用Johnson-Cook模型对不锈钢S30408材料进行了动态本构的拟合,并基于试验曲线特点进行修正.修正后的Johnson-Cook模型能够较好地反映材料性能,该本构模型参数可以为建筑不锈钢S30408材料在高温高应变下的动力分析提供依据.     

高应变率下混凝土动态力学性能SHPB实验

利用φ100 mm霍普金森压杆试验设备,研究了混凝土材料在冲击荷载下的动态压缩性能,分析验证了实验结果的有效性、一致性和试样中的应力均匀性问题,得到了混凝土材料在较高应变率范围内的动态应力-应变关系.研究表明,混凝土材料的动态应力-应变呈非线性关系;混凝土材料为应变率敏感性材料,在较高应变率范围内混凝土材料的动态应力-应变关系是与应变率相关的;混凝土材料的破坏应力和破坏应变随应变率的增大而增大.     

金属基复合材料的高应变率超塑性变形

根据金属基复合材料在高应变率下的超塑性变形机遇，讨论了已有的超塑性本构描述的优缺点，提出了获得精确描述高应变率下材料响应本质特征本构方程的几点看法，为超塑性成形的数值模拟提供理论基础。     

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％.     

18CrNi4A完全渗碳件在高温及高应变率下的塑性行为

为评估使用18CrNi4A钢齿轮在表面渗碳并磨削后的残余应力分布,从而达到改进工艺、延长寿命的目标,制备了完全渗碳的样件。并通过分离式霍普金森压杆（SHPB）试验,测试了样件在多种温度和应变率组合下的应力-应变数据,据之拟合出其Johnson-Cook（J-C）塑性本构模型,可用于描述18CrNi4A钢渗碳层在高应变率及高温条件下的动力学行为。采用该模型进行数值模拟的结果与试验的对比表明该塑性模型适用于磨削工艺的仿真模拟分析。      

光纤Bragg光栅在分离式Hopkinson压杆实验中的应用

光纤Bragg光栅用于高频应变的测试是一个重要研究课题．文中介绍了其高频解调原理,探讨了光纤光栅传感器用于分离式霍布金逊压杆(SHPB)实验装置中应变测试的相关问题；推导了弹性杆中传播的应力波σ与传感光纤光栅中光波相位的变化量Δ(?)之间的关系式,进而建立了含有光纤光栅传感变化量的弹性杆应力波计算公式；构建了基于光纤Bragg光栅的动态应变测试系统,对中心波长分别为1550nm和1545nm的裸光纤光栅传感器以及应变片,两种传感器粘贴在被撞击弹性杆(输入杆)表面测试应变的情形进行了比较研究,给出了实验结果．研究表明,光纤Bragg光栅在高频动态应变测量中具有很好的应用潜力和前景,测试方法和结论对于光纤Bragg光栅在高频动态应变的实际测试中具有积极意义．     

闭孔泡沫铝应变率效应的试验和有限元分析

通过对具有不同孔隙率的闭孔泡沫铝在不同应变率下的动态压缩试验和数值模拟,研究了泡沫铝的应变率敏感性.结果表明:在准静态(0.001s-1)至2500s-1的应变率范围内,具有相同孔隙率的泡沫铝的静、动态单轴压缩变形模式相似,而具有不同孔隙率的泡沫铝的压缩变形模式则存在差异,高孔隙率和低孔隙率泡沫铝的应变率敏感性明显不同;基体材料的应变率敏感性决定了泡沫铝的应变率敏感性;微惯性、波效应和孔内气体压力对泡沫铝的平台应力不产生明显影响.     

高强PVA纤维束冲击拉伸性能的实验研究

利用MTS和旋转盘式杆-杆型冲击拉伸试验装置,在高应变率、大应变率范围条件下(0.01～1 500s~(-1))研究了应变率对高强PVA纤维束力学性能的影响;同时,利用扫描电子显微镜考察了纤维材料在不同应变率下的微观断裂机理。     

短碳纤维增强玻璃陶瓷氧化行为的研究

研究了单向短碳纤维增强玻璃陶瓷基复合材料的氧化行为．结果表明：短碳纤维复合材料氧化随时间的变化符合抛物线规律,基体对短纤维的包裹在一定程度上减缓了后期氧化速率;氧化造成复合材料弯曲性能衰减比氧化质量损失快;氧化过程中氧的扩散主要通过复合材料中的基体裂纹、气孔以及纤维氧化反应后所留下的通道进行气态扩散．     

Tensile Properties of Fiber Materials under Different Strain Rates

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＦｉｂｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓａｒｅｕｓｅｄｅｘｔｅｎｓｉｖｅｌｙｉｎｍａｎｙｗｅｉｇｈｔｃｒｉｔｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ,ｄｕｅｔｏｔｈｅｉｒｈｉｇｈｓｐｅｃｉｆｉｃｍｏｄｕｌｕｓ,ｈｉｇｈｓｐｅｃｉｆｉｃｓｔｒｅｎｇｔｈ ,ａｎｄｔｈｅｃａｐａｂｉｌｉｔｙｏｆｂｅｉｎｇｔａｉｌｏｒｅｄｆｏｒａｓｐｅｃｉｆｉｃａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ .Ｔｈｅｓｅｍａｔｅｒｉａｌｓｏｆｆｅｒｄｅｆｉｎｉｔｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｍｏｓｔｏｆｔ…     

CF／PEEK复合材料的摩擦磨损行为研究

研究了碳纤维增强聚醚醚酮（ＣＦ／ＰＥＥＫ）复合材料的摩擦磨损行为．结果表明复合材料的摩擦系数与磨损率依赖于材料中纤维的含量，在１０％～２０％范围有最低值，并对载荷有明显的依赖性．纤维含量的影响是碳纤维本身的减摩阻磨性和其对纤维在树脂中所处的分散状态及纤维在作用中的变化的依赖性有关；而载荷的影响则与树脂在作用过程中产生热后所处的物理状态有关．由于纤维对材料的摩擦尤其是磨损性能可能产生不利的影响，如纤维受磨减薄后产生的碎片导致磨料性磨损，而这种影响可通过复合材料的制备工艺来达到一定程度的控制，制备工艺对获得理想材料至关重要     

单向玻璃纤维增强复合材料动态拉伸力学特性研究

为了获得抗爆容器用玻璃纤维增强复合材料在其主承力方向的动态拉伸力学特性,利用Hopkinson拉杆研究了单向玻璃纤维增强复合材料在400~2000 s^-1应变率范围内的动态拉伸特性,并根据实验结果建立了其动态拉伸的一维本构关系. 结果表明:单向玻璃纤维增强复合材料沿纤维方向的动态强度和断裂应变随应变率的增大而提高,具有明显的应变率效应.     

高含量CF/PA6复合材料的非等温结晶动力学

采用差示扫描量热仪,研究高含量碳纤维增强尼龙6(CF/PA6)复合材料的非等温结晶行为,应用Je-ziorny法和Liu法对尼龙6(PA6)的非等温结晶动力学过程进行处理.结果表明,高含量碳纤维的引入对基体尼龙6的结晶起到促进的作用,提高其结晶速率,缩短了结晶时间,但对基体尼龙6的成核机理和晶体生长方式没有发生很大的改变.