钢纤维混凝土力学性能和本构关系研究

利用MTS810和直径为74 mm的大尺寸SHPB实验装置开展了钢纤维混凝土的动静态力学性能实验.实验结果表明钢纤维混凝土是一种具有非常明显的钢纤维增强、增韧效应的应变率敏感材料.根据实验应力应变曲线的基本特征,提出了一种钢纤维混凝土的含损伤本构模型.该模型在考虑钢纤维增强、应变率硬化、损伤软化等因素下,描述了钢纤维混凝土的受力响应特性.     

复合材料层板动态力学性能和温度相关性的实验研究

在不同温度环境下,利用ＭＴＳ材料试验机,采用中等应变速率（１／ｓ）,对玻璃布－环氧层板实施了冲击拉伸实验,测试了该材料在不同温度、不同应变速率下的应力应变曲线,确定了杨氏模量、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、温度效应;在室温以上温度环境下,该层板具有动态韧性。还分析讨论了复合材料拉伸试样设计的一些主要问题,给出哑铃形试样结合粘贴加强片和销钉拉伸的复合材料拉伸试样设计方法。     

高强钢动态力学性能本构模型研究

为了研究高强钢材料在动态加载过程中的力学响应,采用分离式霍普金森压杆对材料进行了不同应变率（3000到 12000s-1）和不同温度（20℃到800℃）单轴压缩实验.实验结果表明：高强钢的动态力学行为受应变率和温度的强烈影响.流动应力随着应变率的升高而增加,随着温度的升高而降低.提出了一个经验型本构模型来描述材料的加工硬化和温度软化行为.该本构模型预测的应力——应变曲线与实验结构较好吻合,表明该本构模型可进一步用于高强钢动态变形过程的数值模拟研究.     

CA砂浆力学性能的应变率敏感性及本构关系

为研究水泥乳化沥青砂浆(CA砂浆)力学性能的应变率敏感性,采用微机控制电子万能试验机进行了CA砂浆在不同应变率下的应力-应变压缩试验.结果表明,CA砂浆的力学性能随着应变率的增大而增大,裂纹扩展速度的限制、侧向变形的惯性作用及沥青网络结构的横向约束导致了CA砂浆力学性能的应变率敏感性.文中还建立了CA砂浆的应变率本构关系,该本构关系能够精确模拟CA砂浆的峰值强度与弹性模量,整个变形过程中的拟合结果与试验结果的复相关系数均大于0.93.通过对应变率本构关系的敏感性分析可知,应变率越高,CA砂浆的韧性和应变率敏感性越低.     

类岩石材料动态本构模型研究进展

 类岩石材料的动态本构关系是研究冲击地压和岩爆等地质灾害现象、评估围岩或工程材料抗冲击破坏能力的重要手段,特别是高应变率下的类岩石材料动态本构关系对解决工程问题和设计施工方案具有重要参考意义。总结了类岩石材料动态本构方程的研究方法,阐述了损伤模型、动态黏弹性模型、动态黏塑性模型、动态黏弹塑性模型、经验模型等动态本构关系的优点和局限性;归纳了不同理论模型和经验模型的最新进展,并对动态本构关系的未来发展趋势进行了展望,提出使类岩石材料在动静组合加载下的理论计算值与试验数据较好地吻合是未来的一个发展趋势。     

冲击载荷作用下复合材料层板动态力学性能的实验研究

介绍了Hopkinson杆冲击拉伸实验设备及其实验技术,对CFRP、GFRP层合板进行了冲击拉伸实验研究,得到不同加载率下CFRP、GFRP层板的应力-应变(σ-ε)曲线,以及断裂强度、拉伸模量和断裂应变随加载速率改变的规律,认识复合材料层板在冲击拉伸情况下动态力学行为和变形、破坏机理。     

V-5Cr-5Ti合金的动态压缩力学性能及本构关系

利用Hopkinson压杆技术对V-5Cr-5Ti合金动态压缩力学性能进行了实验测试,获得了不同应变率下V-5Cr-5Ti合金的压缩应力—应变曲线,结果显示V-5Cr-5Ti合金具有较强的应变率敏感性。根据实验结果,确定了描述V-5Cr-5Ti合金常温动态性能本构参数,并将实验结果与计算结果进行了比较,两者吻合较好。     

颗粒增强金属基复合材料本构关系的研究

利用Ｔｈｅｒｍｅｃｍａｓｔｏｒ－Ｚ热模拟试验机 温度、应变、应变地ＰＲＭＭＣｓ流动和的影响。     

3004铝的动态力学性能及本构模型

为了得到3004铝的动态力学性能及本构模型,运用静态实验机和分离式Hopkinson压杆动态加载装置,在温度为10～400℃、应变率为0.000 5～2 000s-1范围内得到了3004铝在准静态拉伸及动态压缩条件下的应力-应变曲线,并基于Johnson-Cook材料模型对其进行拟合分析.结果表明:3004铝有明显的应变率强化效应和温度软化效应,其应力随应变率的增加而增加,随温度的升高而降低;拟合得到的3004铝动态本构关系曲线可以描述出材料在大应变率和高温下的力学性能.     

加载速率对不同温度状态石灰岩力学性能影响的试验研究

借助美国MTS810电液伺服材料试验机和高温炉,对常温和600℃两种温度状态下石灰岩试件进行不同加载速率下的单轴压缩试验,得到石灰岩力学性能随加载速率的变化规律。结果表明:常温时,石灰岩岩样在3×10-4~3×10-3 mm/s的低应变率范围内,加载速率对峰值应力和弹性模量影响不大,在加载速率为3×10-3~3×10-1 mm/s的区段内,峰值应力和弹性模量均呈明显上升趋势;600℃时,峰值应力和弹性模量随加载速率增加变化不大。常温时,不同加载速率下石灰岩岩样均为竖向劈裂破坏,且在3×10-3~3×10-1 mm/s的加载速率区段中,随加载速率的增加,劈裂面逐渐增多;600℃时,石灰岩岩样在不同加载速率下均为剪切破坏。     

蚕丝纤维增强聚丙烯复合材料力学性能的试验优化设计

采用Box-Behnken响应面试验设计,对蚕丝纤维增强聚丙烯复合材料压缩成型工艺参数进行了优化.采用无梭织机织布废料作为增强材料,在聚丙烯纤维基质中进行增强处理.对蚕丝纤维增强聚丙烯复合材料的力学性能有关的模压成型的工艺参数(温度(165～185℃)、时间(7～15 min)和压力(35×10~5～45×10~5 Pa)进行了优化.在最佳参数为温度177.5,时间7 min和压力35×10~5 Pa条件下,获得了压缩成型的最佳力学性能.预测模型关于优化后的参数水平具有良好的响应.     

芒硝力学特性及其本构模型

为了解芒硝的力学特性,在MTS815岩石伺服试验机上对其进行了力学试验,包括单轴压缩试验和等围压三轴压缩试验,并对其强度和变形特征进行了分析。分析表明,芒硝在单轴压缩下表现应变软化特性,且强度很低,属于软岩的范畴;当围压在5 MPa以上时,芒硝表现明显的应变硬化特征。根据芒硝变形特性,提出了以岩石塑性应变作为微元统计分布变量,同时引入一个能够反映岩石破坏部分承载力的比例系数,建立了能够反映岩石应变硬化特征的损伤统计本构模型,并用试验资料对其进行了验证。结果表明,该模型能够较好地反映芒硝岩样的破坏全过程,且在单轴压缩下,芒硝微元破坏部分承受的力很小,可以忽略;而在高围压作用下,微元破坏部分承受的力比较大,不能忽略。     

工业纯钛中低温拉伸行为的温度与应变速率敏感性

结合拉伸实验数据和断口形貌分析发现,中低温下工业纯钛的拉伸应力-应变曲线随着温度的升高和应变速率的降低不断降低,拉伸行为存在温度软化与应变速率强化现象,并且拉伸行为的温度敏感性强于应变速率敏感性.基于工业纯钛强度参量随着温度和应变速率的变化规律得到了定量的工业纯钛强度参量与温度和应变速率的关系式.为了定量地描述工业纯钛中低温拉伸应力-应变曲线的温度与应变速率敏感性,对Arrhenius方程、Johnson Cook (JC)方程和Modified Zerilli-Armstrong(MZA)方程在工业纯钛中低温拉伸行为的应用进行比较发现,Arrhenius方程的预测精度最高,MZA方程次之,而JC方程的预测精度最低.     

Experimental investigation of dynamic mechanical properties of foamed magnesium oxysulfate cementitious material

With the rapid reutilization of solid waste materials, it is imperative to investigate the properties of composite materials formed by the addition of solid waste materials. Basic foamed magnesium oxysulfate cementitious material(FMOCM) with and without solid waste materials were studied and compared. This study focused on the internal structures and quasi-static and dynamic mechanical properties of FMOCM. The results showed that the internal cavity structure of the FMOCM underwent significant changes, and the pore sizes became smaller owing to the addition of recycled materials and wood flour, which greatly improved the quasi-static strength of the FMOCM. It was found that the FMOCM had obvious strain rate effects. By comparing the dynamic strength factors, the dynamic strength of the regular FMOCM almost doubled, and the addition of solid waste materials weakened the strain rate effect. Only when the strain rate was lower did the FMOCM with solid waste materials show better toughness compared to the more serious fracture of the regular FMOCM. Furthermore, this study demonstrated the broad application prospects of solid waste materials in magnesium oxysulfide cementitious materials.     

角铺设复合材料层合板的后屈曲和模态跃迁

为研究双轴受压反对称角铺设复合材料层压板的后屈曲和模态跳迁性能,由渐近修正几何非线性理论推导其双耦合四阶控制偏微分方程(即协调方程和动态控制方程);通过采用广义Galerkin方法将层合板的耦合非线性控制偏微分方程转换为系列非线性常微分方程组;然后,采用解的延拓方法软件对层合板的后屈曲行为进行分析,确定面内直边边界下层合板出现屈曲模态跃迁的路径和临界载荷.通过对四层简支复合层合板算例计算表明:该方法数值结果与有限元分析(FEA)相比,在主后屈曲区域有很好的吻合性;而当解接近第2分岔点时,有限元分析失去收敛性,而所提分析方法仍具有深入探索二次分岔后屈曲区域和准确捕捉模态跃迁现象的能力.     

Dielectric AlN/epoxy and SiC/epoxy composites with enhanced thermal and dynamic mechanical properties at low temperatures

In a superconducting magnet, the thermal properties of the insulating material at low temperatures is an important technical index to ensure the normal operation of a superconducting coil. Herein, a low-temperature thermal conductivity testing device with a tiny uncertainty was developed to measure the composites. Furthermore, SiC/epoxy and AlN/epoxy composites were prepared and their properties were tested at low temperatures. The results showed that the composites have a better thermal conductivity at low temperatures than pure epoxy. In addition, the AlN/epoxy and SiC/epoxy composites have excellent dynamic mechanical properties and low coefficient of thermal expansion. Due to the fair thermal and dynamic mechanical properties, the composites will have potential application in the superconducting magnet.