硅橡胶压缩力学性能及率相关本构模型

研究了典型超弹性材料硅橡胶压缩力学性能及率相关本构模型.采用Instron万能材料试验机和分离式Hopkinson压杆(SHPB)试验装置对硅橡胶进行了准静态和动态压缩测试,基于测试结果分析了硅橡胶材料在0.001、0.01、0.1、1 750、2 300和3 000 s^-1应变率下的力学行为.测试结果表明,硅橡胶在静态载荷下有显著的超弹性特性,动态载荷下表现出明显的应变率效应,弹性模量与应变率比值对数之间存在非线性关系;据此,建立了率相关本构方程来描述硅橡胶在静、动态压缩载荷下的力学行为,与现有模型相比,所建立的本构方程参数仅有5个,在试验应变范围内应力最大误差保持在15%以内,与试验结果有良好一致性.     

CNTs/SiCp增强镁基复合材料的力学性能

采用搅拌铸造法制备碳纳米管(CNTs)和碳化硅(SiCp)增强镁材料,并对复合材料的力学性能进行测试,对其显微组织进行观察和分析,以及利用扫描电子显微镜对断口形貌进行表征.结果表明:CNTs和SiCp的加入使镁基复合材料的晶粒细化和强化,镀镍处理后的CNTs与基体有很好的相容性,显著提高复合材料的力学性能.     

复合材料层板动态力学性能和本构关系研究

在不同温度环境下 ,利用MTS材料试验机 ,在中等应变速率 ( 1 /s)下 ,对玻璃布———环氧层板的动态力学性能进行了实验研究 ,给出一种较为可靠的复合材料拉伸试样设计方法 ,获得了杨氏模量、拉伸强度和泊松比等力学参数。实验结果表明 ,玻璃布———环氧层板具有明显的应变率相关和温度效应。采用Johnson提出的温度、应变率相关的本构模型 ,根据实验数据拟合了玻璃布———环氧层板材料的本构关系 ,分析表明该本构关系可以很好地描述材料的应变率和温度效应。     

TNT模拟炸药动态压缩力学性能的实验测定及本构关系研究

通过对ＭＴＳ８８０－１０材料试验机的动态加载功能的开发，建立了高能材料动态压缩性能实验数据的采集，分析处理系统。测量了国产高能材料（ＴＮＴ炸药和模拟炸药等）从准静态（１０－３～１０－４ｓ－１的低应变速率）到动态（１０ｓ－１的中等应变速率）压缩，在熔点以下的环境温度变化条件下的机械响应。采用Ｌｉｎｄｈｏｌｍ和Ｊｏｈｎｓｏｎ本构关系的形式，由这些材料随应变速率和环境温度变化的实验结果，确定其中参数。结果为国产ＴＮＴ炸药等高能材料的热点形成机理分析提供了一个有用的解析本构方程     

3D C/SiC复合材料压缩失效规律研究

目的　对三维四向和三维正交两种碳纤维织物结构增强的碳化硅陶瓷（简称３ＤＣ／ＳｉＣ）复合材料的压缩失效规律进行研究;方法　采用先驱体转化法得到两种３ＤＣ／ＳｉＣ,在美制ＮＥＷ８１０ ＭＴＳ系统上进行压缩; 结果　三维四向碳纤维增强ＳｉＣ陶瓷（简称３ＤＢＣ／ＳｉＣ）存在两个压缩极限载荷,表现为织物结构的失稳; 而三维正交ＳｉＣ陶瓷（简称３ＤＯＣ／ＳｉＣ）只有一个极限载荷,表现为基体的破坏和纤维碎断; 结论　织物结构形式对３Ｄ Ｃ／ＳｉＣ复合材料的压缩性能有较大影响;     

反复塑性变形法制备SiCp/AZ31镁基复合材料

采用反复塑性变形（RPW）技术,再结合挤压工艺可制备出SiC颗粒增强AZ31镁基复合材料,RPW次数和SiC颗粒的加入量对SiCP/AZ31镁基复合材料显微组织和性能的影响也得到了研究。研究结果表明,随着RPW次数的增加,SiC颗粒逐渐被细化并最终在基体中弥散分布,在RPW为300次时的力学性能最佳;随着SiC颗粒加入量的增加,其室温抗拉强度和硬度都逐渐增大,在SiC颗粒体积分数为6%时达到最大值,分别为371MPa和112。     

SiCp/ZL201 复合材料的力学性能

研究了ＳｉＣｐ粒子尺寸、质量分数及热处理工艺对铸造ＳｉＣｐ／ＺＬ２０１复合材料的室温和高温力学性能的影响．随ＳｉＣ粒子质量分数的提高和粒子尺寸的增大，复合材料的室温抗拉强度呈下降趋势．随温度升高，基体合金的抗拉强度急剧下降，而复合材料的抗拉强度则下降较小．当温度大于２４０℃时复合材料的抗拉强度高于基体合金，这表明ＳｉＣ粒子的加入提高了基体合金的高温抗拉强度．     

RDX基含铝炸药本构关系实验研究

为了获取RDX基含铝炸药的本构关系,采用分离式霍普金森实验技术,对RDX基含铝炸药进行了冲击压缩实验和微观组织分析,获取了其在820~1400s-1应变率范围内的宏观力学性能和微观破坏模式。结果表明：该RDX基含铝炸药的宏观力学性能和微观破坏模式均与应变率密切相关,采用修正的朱-王-唐(Z-W-T)非线性粘弹性本构模型可较好的描述该RDX基含铝炸药的力学行为,拟合曲线和实验曲线吻合良好。     

锈蚀钢材力学性能试验及等效本构模型研究

为准确描述锈蚀钢材在循环荷载下的本构关系,对经人工加速腐蚀的16组Q355钢锈蚀试件进行单调拉伸及循环加载试验,得到锈蚀钢材的力学性能参数及其退化规律.分析锈蚀对钢材试件滞回性能的影响,基于Giuffre-Menegotto-Pinto（GMP）模型建立了锈蚀钢材的循环本构模型.结果表明：钢材的屈服强度、极限强度及对应的屈服应变、极限应变等力学性能随着锈蚀程度的增加呈线性退化趋势;锈蚀会削弱钢材的耗能能力,使得结构在往复荷载下的安全性难以保证;建立的锈蚀钢材的循环本构模型与试验结果吻合较好,可为腐蚀环境下的钢构件及结构的抗震性能评估提供支撑.     

准脆性材料压缩本构关系理论曲线

分析了混凝土类准脆性材料的损伤破坏结构特征,根据混凝土压缩试验的本构关系曲线,提出了反映其变化特征的表达公式,给出了确定此曲线方程待定参数的计算方法,并且给出了该公式的分析和讨论.     

机械冲击包覆工艺对SiCp/Fe复合材料组织性能的影响

提出了粉末冶金制备颗粒增强铁基复合材料的机械冲击包覆工艺,研究了工艺参数对复合材料组织和性能的影响.结果表明,当球料质量比5∶1,行星球磨机转速225r/min,冲击包覆120min时,可以避免机械合金化损伤强化粒子或基体,并能实现基体对强化粒子的最佳包覆.新工艺改善了复合材料中增强粒子分布的均匀性,并且增强体含量越高,机械冲击包覆对提高制备复合材料性能的效果越显著.机械冲击包覆使增强粒子镶嵌进入铁粉颗粒中,避免了复合材料中因增强粒子相互接触而产生的界面缺陷,利于载荷从基体向增强粒子传递,因而复合材料的力学性能得到了提高.     

喷涂成形的MASiCp／Al复合材料显微组织

采用机械合金化方法制备ＳｉＣｐ／Ａｌ复合材料粉末，以喷涂方式成形，对不同喷涂方式得到的涂层的显微结构进行对比，并着重对爆炸喷涂所获得的独特组织结构－－Ａｌ２Ｏ３非晶相和弥散分布的ＳｉＣｐ，进行了观察和分析。     

Effect of graphite powder as a forming filler on the mechanical properties of SiCp/Al composites by pressure infiltration

(38vol% SiCp + 2vol% Al₂O_3f)/2024 Al composites were fabricated by pressure infiltration. Graphite powder was introduced as a forming filler in preform preparation, and the effects of the powder size on the microstructures and mechanical properties of the final composites were investigated. The results showed that the composite with 15 μm graphite powder as a forming filler had the maximum tensile strength of 506 MPa, maximum yield strength of 489 MPa, and maximum elongation of 1.2%, which decreased to 490 MPa, 430 MPa, and 0.4%, respectively, on increasing the graphite powder size from 15 to 60 μm. The composite with 60 μm graphite powder showed the highest elastic modulus, and the value decreased from 129 to 113 GPa on decreasing the graphite powder size from 60 to 15 μm. The differences between these properties are related to the different microstructures of the corresponding composites, which determine their failure modes.     

CuO/Al反应自生复合材料的机械性能研究

采用液态搅拌法制备了反应自生 Al2 O3增强金属基复合材料并研究了它的机械性能 .采用 X衍射和扫描电镜分析了相组成和断口形貌 .与基体合金比较 ,复合材料的强硬性得到较大提高 ,其中 10 % Cu O复合材料的抗拉强度提高了 5 2 .3% ,硬度提高近一倍 .复合材料中的拉伸断裂特征为韧性断裂 ,铸造缺陷渣气孔是主要的裂纹源     

准三维C/C复合材料的压缩性能及其破坏机理

以炭纤维针刺毡为预制体,分别采用CVI法和CVI与结合液相法相结合的方法制备热解炭、树脂炭和沥青炭基质的准三维C/C复合材料,并研究了这些材料的压缩性能及其破坏机理。研究结果表明:压缩强度随致密度提高而增大;炭基体对压缩强度的影响从大到小依次为CVI炭,树脂炭和沥青炭;树脂炭的垂直压缩强度与CVI炭的垂直压缩强度相近,两者都高于沥青炭;3类基质炭试样的压缩破坏均表现为韧性断裂方式,其中平行压缩主要以分层劈裂的方式破坏,致密度较低的试样垂直压缩呈现出压溃破坏,致密度较高的试样垂直压缩表现为剪切破坏或分层破坏。     

伪半固态挤压成形制备高体积分数SiCp/Al复合材料的性能

采用伪半固态挤压工艺制备SiC体积分数为40%、50%、65%的SiCp/Al复合材料,并对其微观组织和性能进行研究.结果表明:制备的高体积分数SiCp/Al复合材料中SiC颗粒分布均匀,铝合金填充在SiC缝隙中,形成致密组织.Mg和SiO2均能改善SiC颗粒与Al的界面润湿性,增加界面结合强度.所制得的φ(SiC)=65%的复合材料密度为3.11g/cm3,表面硬度为HB 108.5,抗折强度302.1 MPa,热膨胀率低于5.6×10-6/K,热导率为74 W/(m·K);SiC与Al基体界面的破坏以脱粘机制为主.     

B和Gd复合微合金化对AZ91镁合金微观组织和力学性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)及X射线衍射分析对添加微量B和稀土元素Gd的AZ91镁合金的显微组织及相组成进行了研究,并对其室温力学性能进行了测试。结果表明,AZ91镁合金中添加Gd后,Gd与Al形成杆状或块状的Al_2Gd化合物相。含Gd的质量分数为1.0%时,铸态合金的拉伸强度为207.8 MPa,相对未加Gd时提升了27.9%。AZ91镁合金复合添加B和Gd后,合金组织发生明显的变化,在减少Gd含量的基础上添加B,可达到用微量B代替部分Gd对AZ91的强化效果。对比单一添加Gd的铸态AZ91镁合金,在达到相同力学性能的情况下,(B+Gd)复合微合金化的AZ91镁合金的Gd添加量质量分数降低了19%,从而降低了成本。     

热挤压AZ91D镁合金的组织与力学性能

对直径φ50mm铸态AZ91D合金棒材在603K下进行单次热挤压，获得了直径φ14mm的棒材。用OM、SEM和TEM分析热挤压前后组织的变化，研究热挤压对其组织与性能的影响规律。结果表明，热挤压变形可以细化其微观组织，显著提高AZ91D合金的抗拉强度（σb、σ0.2）、伸长率（δ）及硬度（HB）。在此过程中合金α-Mg相有足够的独立滑移系可以启动，棱面滑移和基面滑移共同作用发生局部大变形，α-Mg沿挤压方向呈细条带状，β—Mg12，Al12相分布于α-Mg条带间。然而，经单次挤压不可能得到均匀的变形组织，从边缘到中心，组织渐变，边缘组织细小，心部组织粗大。     

原位合成TiB/Ti复合材料的微观结构及力学性能

利用钛与硼之间的自蔓延高温合成反应经普通的熔铸工艺原位合成制备了TiB增强的钛基复合材料.通过XRD、SEM、TEM和HREM等分析方法测试了合成材料的物相及微观结构.结果表明原位合成的增强体为TiB,合金化元素铝的加入并不导致新相形成,增强体均匀地分布在基体合金上.由于TiB的B27结构导致TiB易于沿[010]方向生长而长成短纤维状.增强体与基体合金界面非常洁净,没有任何界面反应.由于原位合成增强体的加入,复合材料的力学性能与基体合金比较有了明显的提高.     

SiCp/A356复合材料的制备质量检验及控制

针对搅拌铸造制备SiC颗粒增强铝基复合材料的特点,提出了材料复合质量的快速检验方法和质量评判方法,讨论了控制及提高材料复合质量的方法和途径.以此为基础制备出了分布均匀、孔隙率低、含SiC的体积分数为20%的颗粒增强铝基复合材料,并采用所制备的铝基复合材料制造出了我国高速列车制动盘.