硅橡胶动态拉伸力学性能的实验研究

为研究硅橡胶在高应变率下的拉伸力学性能,基于旋转盘式间接杆杆型冲击拉伸测试系统,针对硅橡胶低模量、低强度的特点,选择和确定了拉伸试件与入射杆/透射杆的机械连接方式以及拉伸试件的形状和尺寸,实现了硅橡胶材料的高应变率（350 s^-1）单向拉伸试验.采用自动网格法应变测试技术,实施了硅橡胶在准静态（0.001 s^-1）和中应变率（1 s^-1）加载条件下的单向拉伸试验.拉伸应力-应变测试结果表明：硅橡胶的拉伸力学行为具有明显的超弹性特征,且具有显著的应变率相关性,其拉伸模量随着加载应变率的升高而增大.     

热风干燥技术在高强高模PVA纤维生产过程中的应用研究

本文研究了采用循环热风的加热方式,用燃气作为加热热源,以热风进行循环利用的PVA纤维干燥技术。利用该技术所生产的高强高模PVA纤维,其平均强度≥13CN/dtex、模量320CN/dtex,且获得的纤维产品外观显银白色,分散性一级品率可稳定控制在90%以上。     

含裂纹高强钢丝的腐蚀损伤与拉伸性能研究

为了研究桥梁含裂纹拉索钢丝的腐蚀损伤机理和受拉力学特性,以含预置裂纹的腐蚀高强钢丝为研究对象,采用电弧线切割方法、中性盐雾腐蚀试验、拉伸试验、电镜试验和有限元分析,开展相关内容研究。提出了考虑中性盐雾腐蚀影响的含裂纹高强钢丝拉伸受力性能的评价方法。结果表明：刻痕的应力集中系数远大于正常腐蚀蚀坑的系数,钢丝力学性能的变化是由于初始裂纹进一步腐蚀而引起,特别在腐蚀初期,钢丝处于非常不利的阶段,其受拉性能较低。建立的初始裂纹钢丝有限元模型,能较好地描述中性盐雾腐蚀试验和静力拉伸试验得出的质量损失率、截面面积损失率及极限强度的关系。     

高强高模PVA/CNF/GO复合纤维的制备与性能研究

采用湿法纺丝和热拉伸工艺制备了高强度高模量的PVA/CNF/GO复合纤维,研究了纳米纤维素(CNF)和氧化石墨烯(GO)对聚乙烯醇(PVA)纤维的增强作用,探讨了CNF含量和热拉伸温度对纤维拉伸性能的影响。当CNF的含量为6%,GO的含量为1%时,湿法纺制的PVA/CNF/GO复合纤维在160℃经过3倍的热拉伸处理后具有优异的拉伸性能,其极限抗拉强度为(1.09±0.11)GPa,弹性模量为(21.87±3.03)GPa,比纯PVA纤维分别提高了45%和63%,比未热拉伸处理的PVA/CNF/GO复合纤维分别提高了523%和271%。同时,该复合纤维具有良好的生物相容性和潜在的生物应用价值,可作为手术缝合线,提供组织再生时所需的适当张力。     

机织针织混编复合材料的冲击拉伸性能及有限元模拟

用分离式霍普金森杆(SHTB)装置测试机织针织混编(CWK)复合材料在高应变率下的应力-时间曲线及破坏形态;根据材料结构建立简化模型,即将针织纱力学性能强化到树脂中,形成等效树脂,并计算等效树脂的刚度矩阵;结合等效树脂和机织纱性能,运用有限元分析软件ABAQUS模拟材料冲击拉伸过程,并比较试验与模拟结果.研究结果表明,应力-时间曲线以及破坏形态具有较高的一致性,简化模型能很好地预测混编复合材料的冲击拉伸性能,对设计其他混编复合材料具有一定的应用价值.     

氯化锂对静电纺PVA纳米纤维的拉伸过程的影响

在静电纺丝过程中,如果纺丝液完全绝缘或者使用的电压不够高,静电力就不能克服表面张力,这时无法纺制纤维.在纺丝液中加入适量的盐,可以增加射流的表面电荷,射流在电场中的受力发生改变,使得纤维容易纺出.在聚乙烯醇(PVA)中添加不同质量分数的无机盐氯化锂后,对静电纺丝过程中的纤维形态产生影响.实验结果表明氯化锂显著降低了PVA溶液的表面张力,纺丝过程变得容易,纤维拉伸更显著.实验结果与理论研究的结果十分吻合.     

高应变率下玄武岩纤维和芳纶纤维的拉伸断裂性能

利用分离式Hopkinson拉杆试验装置(split Hopkinson tension bar,SHTB),测试玄武岩纤维和芳纶纤维在高应变率下的拉伸断裂性质,试验表明玄武岩纤维和芳纶纤维都是应变率敏感性材料.通过扫描电子显微镜(scanning electronic microscope,SEM)观察得知,玄武岩纤维的断裂模式为脆性断裂,断裂横截面随着应变率的提高趋于规整;芳纶纤维的断裂模式为韧性断裂,随着应变率的提高,纤维产生明显的原纤化效应.     

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。     

一种高强钢动态力学特性测试方法与应用

介绍了一种利用液压伺服试验系统进行高强钢动态拉伸的试验方法,可以得到材料不同应变率下的应力应变曲线。经分析和处理,可以作为碰撞安全仿真分析的输入数据;并在实际的车型碰撞安全开发过程中证明了其有效性。试验结果表明利用高速液压伺服试验系统进行高强钢材料动态力学性能测试获得的数据稳定性和一致性好,可用于高精度的汽车碰撞安全仿真分析的数据输入。     

冻胶纺PVA纤维的超拉伸研究

通过测定聚乙烯醇(PVA)冻胶纤维的表观拉伸粘度(η)与温度(T)的函数关系,求得了表观拉伸活化能(Ea)。试验表明,PVA 冻胶纤维在不同的拉伸温度区间呈现不同的活化能。当温度为70～135℃时 E_(a1)为5.3～9.2 kJ/mol;135～160℃时 E_(a2)为45～54kJ/mol.应用正交设计试验对拉伸参数进行了选择,在优化的拉伸条件下 PVA 冻胶纤维可实现高倍拉伸(超拉伸)。随着拉伸倍数的提高,纤维的结晶度和取向度提高,但在超拉伸的情况下,二者增加不明显。纤维的抗拉强度则随拉伸倍数的增加而单调增加。在本实验条件下当拉伸倍数为60时,PVA 纤维抗拉强度达11.3cN/dtex,模量达323cN/dtex,远高于湿法成型纤维。     

Tensile Properties of Fiber Materials under Different Strain Rates

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＦｉｂｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓａｒｅｕｓｅｄｅｘｔｅｎｓｉｖｅｌｙｉｎｍａｎｙｗｅｉｇｈｔｃｒｉｔｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ,ｄｕｅｔｏｔｈｅｉｒｈｉｇｈｓｐｅｃｉｆｉｃｍｏｄｕｌｕｓ,ｈｉｇｈｓｐｅｃｉｆｉｃｓｔｒｅｎｇｔｈ ,ａｎｄｔｈｅｃａｐａｂｉｌｉｔｙｏｆｂｅｉｎｇｔａｉｌｏｒｅｄｆｏｒａｓｐｅｃｉｆｉｃａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ .Ｔｈｅｓｅｍａｔｅｒｉａｌｓｏｆｆｅｒｄｅｆｉｎｉｔｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｍｏｓｔｏｆｔ…     

用于纤维和纤维复合材料高应变率力学性能的Hopkinson系统

研制用于纤维柬和纤维复合材料高应变率下力学性能的测试系统，描述分离式Hopkinson杆测试系统的硬件构成、信号采集和分析计算。通过实验例子说明了试验方法。给出碳纤维柬在应变率1500s^-1以上的拉伸实验结果。实验结果表明该测试系统是可靠有效的。     

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。     

高温断裂韧性的温度和应变速率效应

对 2 0 g钢高温断裂韧性的温度和应变速率效应进行了试验研究·在 40 0℃和 5 0 0℃温度下 ,分别测量了几种应变速率下 2 0 g钢的Ji 值·试验结果表明 ,Ji 值随应变速率的增大而有较大幅度的降低 ;在同一应变速率下 ,温度 40 0℃时的Ji 值小于 5 0 0℃时的Ji 值·为了对压力容器在高温短期负载环境下的安全性作出正确的评价 ,有必要通过高温断裂韧性试验 ,测出相应的高温断裂韧性值     

高强度锚杆用钢低速拉伸性能

煤炭开发深度的增加对巷道支护锚杆的强度提出了更高要求.作者研究了可用作煤巷高强度锚杆的热轧和调质20MnSi钢及0.63C 1.75Si 1.68Mn奥氏体 贝氏体双相钢室温下的低速拉伸性能.当应变速率由4.6×10-4s-1降至4.6×10-6s-1时,热轧和调质20MnSi钢的σ0.2分别降低约3.8%和1%,σb分别降低约3.3%和1%.当应变速率由4.6×10-3s-1降至4.6×10-6s-1时,奥 贝钢的δ5由14%～15%提高到22%左右;σ0.2由1015MPa提高到1198MPa;σb由1448MPa提高到1546MPa;拉伸后残留奥氏体量减少.研究结果对于在岩石蠕变条件下工作的煤巷锚杆的设计和使用以及开发超高强度锚杆具有参考价值.     

原状黄土的剪应变速率效应及数值模拟

为探究不同剪应变速率下非饱和原状黄土的变形性状与强度特性,利用南京土壤仪器SLB-1型三轴剪切渗透试验仪器,通过不同围压、不同剪应变速率条件下的室内三轴UU试验,对非饱和原状黄土在不同初始应力状态的剪应变速率效应进行分析,并结合PLAXIS 3D数值模拟研究,以期为数值模拟室内试验提供参考从而节约时间和成本。研究结果表明:非饱和原状黄土偏应力随应变的增加前期迅速增加,随后增加缓慢,呈现出应变硬化型,硬化程度随着围压的增大而增大,模拟结果的硬化程度小于试验结果的硬化程度。在试验范围内,原状黄土偏应力-应变曲线随着剪应变速率的增加不断上移,破坏强度随剪应变速率的增加而增大,模拟结果中剪应变速率对破坏强度的影响范围小于试验结果。     

应变速率对8090Al-Li合金拉伸性能的影响

用动态拉伸的方法研究了应变速率对 80 90 Al— L i合金拉伸性能的影响 ,应变速率的范围为 10 - 3～ 10 3s- 1。结果表明 ,合金的强度和塑性随应变率的增加而增加。试样的 SEM和 TEM分析发现 :准静态下的断裂为沿晶断裂 ;随着应变率的增加 ,断裂从穿晶准解理断裂过渡到由显微空穴聚集而成的韧窝断裂。高应变率下80 90 Al- L i合金强度和塑性的提高与其变形机制和晶界无沉淀区 (PFZ)的变化有关     

煤巷锚杆用钢在低应变速率下的力学性能

研究了低应变速率对煤巷锚杆用Q2 35钢、热轧和淬火回火 2 0MnSi钢力学性能的影响。与常规拉力试验相比 (应变速率为 2 .5× 10 -4～ 2 .5× 10 -3 s-1) ,当应变速率为 4 .6× 10 -6s-1时 ,Q2 35钢屈服强度降低 14 % ;热轧和淬火高温回火的 2 0MnSi钢屈服强度分别降低 4 %和 1%。分析了低应变速率对钢强度的影响。研究结果对于在岩石蠕变条件下工作的煤巷锚杆的设计、选材和使用具有重要意义     

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。