激光层裂技术测量涂层与基体结合强度研究

激光层裂法测量涂层结合强度是近年来新发展的一种方法,文中介绍了该方法检测的基本原理与实验方法,并对该测量方法的几个关键技术,即应力波生成与传播的数学模型、约束怪与能量吸收层对应力波形的影响、应力波形的测量与临界值的判定,进行评述,并讨论了该技术的研究进展。     

激光薄膜层裂技术的理论建模及相关诊断技术

以定量检测Al2O3薄膜／steel体系薄膜界面动态结合强度为目的,应用改进激光层裂装置,利用高功率脉冲激光冲击薄膜表面能量吸收层产生向基体内部传播的高幅应力波。在自由表面应用激光探针对心记录到达该面的应力波引起的振动位移。通过应力波分析、数据处理和数值模拟,建立了应力波传播与衰减模型。经过应力波相关技术表征,建立了关于界面损伤发展的3个阶段;初始脱粘、裂纹扩展、薄膜剥离的新的层裂判别准则。同时,根据应力波的到达时间和衰减方式,提出估计层裂面尺寸的计算方法。     

激光薄膜层裂技术的理论建模及相关诊析技术

以定量检测Al2 O3薄膜 /steel体系薄膜界面动态结合强度为目的 ,应用改进激光层裂装置 ,利用高功率脉冲激光冲击薄膜表面能量吸收层产生向基体内部传播的高幅应力波 在自由表面应用激光探针对心记录到达该面的应力波引起的振动位移 通过应力波分析、数据处理和数值模拟 ,建立了应力波传播与衰减模型 经过应力波相关技术表征 ,建立了关于界面损伤发展的 3个阶段 :初始脱粘、裂纹扩展、薄膜剥离的新的层裂判别准则 同时 ,根据应力波的到达时间和衰减方式 ,提出估计层裂面尺寸的计算方法     

钢筋混凝土圆杆中的应力波传播及层裂研究

利用Φ74 mm的Hopkinson压杆对圆柱型钢筋混凝土试件进行了波传播实验和层裂实验研究,利用应变片记录杆中应力波信号,使用高速摄影机拍摄试件的拉伸破坏过程.实验结果表明：在较低的加载速率下,应力波在钢筋混凝土试件传播过程中呈现弹性波特性,不弥散不衰减;在较高的加载速率下,钢筋混凝土试件出现层裂现象,层裂强度在7 MPa左右;断裂试件中的裂纹在拉压应力波交替作用下反复张开闭合,随着应力波在杆中的衰减而趋于稳定.     

界面结合强度的激光冲击定量测定装置

我校“界面结合强度的激光冲击定量测定装置”被授予实用新型专利．其涉及激光技术和材料性能测试领域,装置包括激光器、外光路系统、工装夹具系统、试样体系、干涉仅、示波器、控制系统、计算机处理终端,试样体系为等边直角三棱柱或其变形体．试样体系表面贴设由透明约束层和能量吸收层组成的一体式柔性贴膜,示波器为双通道示波器,工装夹具系统由安装试样体系的下夹板和上夹板及带直角凹槽的压紧螺杆组成．应用本装置可利用试样斜面上应力波形的转换,在待测直角乃至整个下部区域形成单纯拉伸应力区,在此区域内设计待测界面,界面将产生单纯拉伸剥离,可以更直接、更准确地实现界面结合强度的定量测定．     

增韧氧化铝陶瓷的层裂强度及压缩损伤研究

采用一级轻气炮对增韧ZTA 95/10陶瓷进行一维应变冲击压缩,通过激光干涉测速技术测量样品的自由面速度剖面,计算经过冲击压缩后残余的层裂强度,分析了其与加载应力的关系,并与未增韧的AD95陶瓷进行了对比,讨论了冲击压缩损伤程度随加载应力的变化关系以及增韧效果. 结果表明:加载应力在其雨贡纽弹性极限σ_HEL(约4.1 GPa)以下,ZTA 95/10陶瓷的层裂强度基本稳定,平均值为0.39 GPa,材料未发生压缩损伤;超过σ_HEL,层裂强度逐渐降低,开始发生压缩损伤;层裂强度在1.5倍σ_HEL附近降低到0,表明压缩损伤程度比较严重. 与AD95陶瓷相比,加载应力在3.7 GPa(AD95陶瓷的冲击压缩损伤阈值应力)以下,两种陶瓷的层裂强度基本相当;加载应力进一步增大,AD95陶瓷的层裂强度快速降低,而增韧后的ZTA 95/10陶瓷的层裂强度下降并不明显,表明ZTA 95/10陶瓷的压缩损伤程度远小于AD95陶瓷,这在一定程度上体现了增韧效果.      

应力波和层裂计算中的光滑粒子法

采用光滑粒子法,数值模拟了平板碰撞下一维弹塑性应变波的传播及其在自由面和固定端的反射.通过引入含损伤的应变率相关的本构方程,对铝-锂合金的层裂实验进行了数值模拟.计算结果表明,光滑粒子法能很好地模拟应力波的传播和相互作用,层裂的计算结果与实验结果也比较吻合.     

非均匀介质中应力波反射诱发层裂过程的数值模拟

采用基于细观损伤力学基础上开发的动态版RFPA2。数值模拟软件,对不同冲击栽荷作用下非均匀介质中应力波反射谤发层裂过程进行数值模拟。通过对不同应力波延续时间、不同应力波峰值和不同应力波波形下应力波诱发层裂过程的数值分析,对应力波反射诱发层裂的规律和机制进行探讨。研究结果表明：应力波延续时间和应力幅值对岩石的层裂过程影响较大,不同形状的应力波实际上是在相同时段内应力波具有不同的应力幅值和不同的应力加栽速率,不同形状的应力波对介质的作用结果是这些因素同时作用的综合反映;应力波反射谤发层裂过程的发生,是各个时刻不同加载条件下微破裂累积的宏观体现。     

复合材料层间基体铆接与层间剪切强度的关系

采用一种新的实验测试方法研究织物增强复合材料层合板的层间剪切强度,对该测试方法作了理论分析并建立了数学模型.提出了织物增强复合材料层合板中基体层间铆接的存在.采用不同经纬密度的织物作增强材料,研究了铆接与层间剪切强度的关系.为织物增强复合材料的细观力学设计提供了依据.     

不同形状地质断层对应力波传播影响的试验研究

首次用动态光弹性试验模拟研究了地质断层对应力波的影响及相互作用 ,比较分析了冲击荷载作用下水平和 30°方向的裂缝的动态响应 ,得到指定点处的条纹级数 -时间关系曲线图 ,研究了结构物顶部震塌的机理 ,为防护结构的改进提供了参考。     

自由面对应力波反射诱发层裂过程影响的数值模拟

采用基于细观损伤力学基础上开发的动态版岩石破坏过程分析系统RFPA2D数值模拟软件,对冲击载荷作用下非均匀介质中应力波反射诱发层裂过程进行了数值模拟,重点探讨了不同自由面情况对层裂过程的影响.结果表明：动态版RFPA2D数值模拟软件可以逼真地模拟其过程;在不同自由面情况下,应力波传播至自由面产生反射诱发层裂破坏,除与应力波的峰值、延续时间和波形等有关外,还与应力波传播的方向有关,如果相同应力波垂直入射至自由面比斜入射至自由面更容易诱发层裂破坏的发生;当应力波平行入射至自由面时不会诱发层裂破坏.     

强激光冲击锻铝薄板的实验

进行了锻铝合金(LD31)薄板试样在短脉冲强激光冲击下的实验研究.结果表明:在强激光冲击下,试样发生显著的塑性变形,变形后轴截面形状为类圆锥形;试样塑性变形量随激光能量的增加而增加,随着试样的厚度增加而减小;在其他工艺参数相同的情况下,圆形试样比正方形试样更容易发生塑性变形;试样冲击变形区正反二面表面粗糙度值下降,表面光洁度得到明显提高;试样冲击区的硬度没有得到显著提高,这和冲击强化有着很大不同;当激光能量的增加或者试样厚度减薄到一定程度时,试样将发生层裂,从其断口的形貌来看,其断裂方式属于韧性断裂.     

试论爆炸气体的爆破作用

本文以弹性理论和弹性断裂力学理论为基础分析了爆炸气体对岩体的破坏作用,它包括岩体的准静态应力场、应力集中效应和裂隙扩展的断裂理论.     

散裂钨靶辐射剂量计算

研究分析了加速器驱动洁净核能系统(ADS)中钨靶受质子照射一段时间后在水体中产生的辐射剂量分布和辐射剂量随存放时间的变化规律.研究结果表明:钨靶的散裂产物中长寿命放射性核素较少;辐射主要分布在沿靶半径方向的10~30 cm和距靶两底面的15 cm范围内;靶中的辐射剂量率10年后趋于稳定.     

易碎型钨合金动态拉伸强度测试方法研究

研究钢管在爆炸加载条件下绝热剪切带的作用,结果表明绝热剪切带是在钢管动态膨胀过程中形成的,并在钢管破碎时成为断裂的通道,充当“预制”的作用,并用透射电镜观察了破片内绝热剪切带的精细结构,绝热剪切带中心是等轴晶组织,这是动态再结晶的结果。带内发生动态再结晶表明绝热温升已经很高,它的软化作用使其成为钢管破碎时的断裂通道。     

硅基铜膜应力随温度的变化及等温松弛

采用定点激光反射热循环方法 ,测量了硅基体上铜膜应力随温度的变化及等温松弛 .结果表明 ,开始加热时 ,应力随温度的增加以 - 2 6 2MPa ℃的速率线性减小 ,与弹性理论一致 ,压屈服强度与膜厚的倒数成正比 .在各种给定温度下 ,应力随时间均按负指数形式松弛 ,但应力松弛时间常数强烈地依赖于温度