单轴反向加载对管线钢强度性能的影响规律研究

本文根据钢板在大直径管线钢管UOE成形工艺过程的变形情况,针对X70和X80管线钢材料进行了单轴反向加载试验,通过单向拉伸试验测试了在经历不同程度预压缩应变之后其屈服强度和抗拉强度的变化情况,并对其强度性能指标随预压缩应变的变化规律进行了分析与归纳。结果表明,在单轴反向加载条件下,两种材料的屈服强度均因包辛格效应而降低,其下降趋势均可拟合为二次函数;预压缩变形对试验材料的抗拉强度基本没有影响。     

配筋率对钢箱-砼组合梁受力性能影响

为研究配筋率对部分充填式钢箱-混凝土组合梁负弯矩下承载能力的影响,开展了3根不同配筋率的试验梁在两点对称反向加载方式下的受力性能试验;试验梁总长4.4 m,总高度0.42 m,其中钢箱截面宽0.12 m、高0.3 m,由隔板分为上下两室,下室充填混凝土,翼板厚0.12 m、宽1.0 m,配筋率为1%、2%和3%,钢箱梁与翼板采用焊接栓钉连接;试验得到了试验梁荷载-挠度曲线、荷载-应变曲线、破坏形态等结果。基于弹性理论用换算截面法分析了试验梁开裂后截面刚度的变化,以及配筋率对承载能力的影响。试验和分析结果表明,翼板配筋率对试验梁开裂弯矩影响不大;配筋率小于2.25%时,因翼板钢筋屈服而达到弹性极限状态,屈服弯矩由钢筋屈服强度控制,大于2.25%时,因钢箱底板屈服而达到弹性极限状态,屈服弯矩由底板钢材屈服强度控制;引入翼板受拉程度系数计算开裂后截面刚度更为合理。     

不同缺口尺寸试样在不同加载速率下缺口前的应力应变分布

用动态有限元法计算了两种不同缺口尺寸的16MnR钢试样(3V,3I),在-110℃和v=1～500mm/min时的不同加载速率下三点弯曲(3PB)时的试样缺口根部应力、应变及应变率的分布.研究结果表明,3PB加载时加载速率对缺口前应力、应变和应变率影响的总体规律与四点弯曲(4PB)加载时相同;3PB加载下直缺口试样(3I)的整体屈服载荷及缺口前的应力、应变和应变率值比V缺口试样(3V)大;3I与3V缺口前的峰值正应力σyymax之差随加载速率v和外加载荷P/Pgy的增加而增大,表明尖锐缺口试样(3I)的应力提高对加载速率和外加载荷更敏感.     

恒温下结构钢的应力-应变关系

为确定合理的高温中钢材应力-应变关系模型,在已有恒温加载试验研究的基础上,通过对高温中弹性模量、屈服强度、极限强度、硬化应变和极限应变等实测数据的拟合分析,提出高温中钢材的应力-应变关系模型.与ASCE和EC3中钢材的应力-应变关系模型相比,该模型的计算曲线与实测曲线吻合度更好.     

加载速率对缺口前应力、应变分布的影响

用动态有限元法,计算了一种低合金钢在不同加载速率下四点弯曲缺口试样缺口根部应力、应变和应变率的分布.结果表明:缺口前各点的应变率和试样整体屈服载荷Pgy随加载速率的增加而增加;在相同的P/Pgy下,缺口前各点的正应力随加载速率的增加而增加,而应变基本不变.加载速率对缺口前应力、应变分布的影响是由于其引起了缺口前应变率的变化,从而使材料力学性能发生变化所引起的.     

TiN晶体尺寸与其力学性能的第一性原理研究

 纳米多晶体材料因其独特的力学性能而成为当前材料科学领域的研究热点之一,尤其是晶粒尺寸对其力学性能的影响倍受关注。本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,模拟计算了晶粒尺寸为0.6387—2.332nm的TiN的力学性能,得到应力应变关系及屈服强度。计算结果表明,随着晶粒尺寸的增加,TiN的屈服强度降低,晶粒呈现软化趋势。通过对应力-应变曲线分析可知：TiN在应变5%处开始屈服,其屈服强度大约为21.5GPa;抗拉强度发生在应变约为15%时,且随着晶粒尺寸的增加,抗拉强度降低。本文对照了屈服极限的计算值和有限元方法的拟合值,讨论了实验中TiN表面的微观结构与硬度、弹性模量的关系。研究表明,TiN试样中的缺陷对其硬度和强度有很大影响。     

低温下钢材应变强化系数的测定

设计了在低温下不用引伸计测定钢材应变强化系数ｎ值的方法，在系列温度下测定了１６ＭｎＲ，４０ＣｒＮｉＭｏ和ＷＣＦ６２三种钢材的ｎ值，发现材料的ｎ值随试验温度的降低而下降，其部分原因是由于屈服强度的升高使材料的应变强化能力相对下降．实验结果还表明按幂强化关系来描述材料应变强化规律的Ｈｏｌｌｏｍｏｎ关系和Ｒａｍｂｅｒｇ－Ｏｓｇｏｏｄ关系，在工程意义上可认为是相同的．     

采用应变梯度硬化模型预测黄铜薄板微弯曲弯矩

通过黄铜板料微弯曲实验,发现其弯曲弯矩存在明显的尺寸效应现象,随板料厚度的减小,弯曲弯矩增大.采用经典塑性理论和不同的应变梯度理论对微弯曲弯矩进行了预测,对比分析结果表明：修正的Nix Gao模型的预测结果更接近于实验结果,并且得出了合理的内禀尺寸表达式;该内禀尺寸与材料的剪切模量、初始屈服极限、柏氏矢量和板料厚度方向上的孪晶数有关.     

预应变对不同晶粒度合金钢缺口试样断裂行为的影响

对两种不同晶粒度的低合金高强钢(WCF-62)的试样在常温下获得均匀预应变后(0～20%),在-125 ℃下对预应变和未预应变的试样进行了四点弯曲试验,测量了宏观和微观力学参数,以及断口参数.并结合有限元计算所得的不同预应变条件下的缺口前端的应力应变场分布,分析了预应变对不同晶粒度低合金高强钢缺口试样断裂行为的影响.结果表明:粗晶和细晶材料在室温预应变3%后,缺口韧性有明显的降低,但是随预应变进一步增加,缺口韧性基本保持不变.原因是预应变3%后两种材料解理断裂都转变为起裂控制.     

聚丙烯拉伸性能测试及再屈服行为

为明确热塑性塑料塑性变形阶段加载-卸载-再加载的力学行为,采用注塑成型方法制备了哑铃型聚丙烯试样,进行了单轴拉伸实验。实验结果表明：所制备的试样具有良好的性能稳定性,试验结果重现性好,应力-应变曲线符合部分结晶热塑性塑料的一般行为。通过不同应变速率测试结合断口形貌扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)观察,表明应变速率超过50 mm/min时,试样由韧性断裂转变为脆性断裂,断口形貌由穿晶断裂形貌转变为河流花样形貌。聚丙烯的加载-卸载-再加载测试表明,在低应变速率情况下,塑料在再加载之后的应力-应变曲线存在明显的再屈服行为,与金属的包辛格效应存在明显不同。加载-卸载-再加载的应力-应变曲线会出现第二个屈服点,其屈服应力低于第一屈服应力,并且其数值与卸载点应变无关。研究结果为热塑性塑料塑性阶段的加工和使用提供理论支持。     

双金属复合板矫直过程的弯曲及弹复解析

基于工程弹塑性力学建立了不同组坯方式下双金属复合板弯曲矫直过程截面弹塑性状态演变路径的解析模型。基于该模型分析不锈钢复合板矫直过程中的弯曲回弹特性,解释复合板弯曲回弹过程中截面的反向屈服现象,并将不锈钢复合板与单一材料板材弯曲过程进行对比。研究结果表明：双金属复合板在弯曲过程中截面会经历五种弹塑性状态,并伴随着不同的中性层偏移规律,弯曲回弹后的残余应力分布与单一材料板相比更加不均匀且可能进入反向屈服状态;复合板与单一材料板材的弯矩相对差值随着屈服强度比的增大而增大,其绝对值随着弯曲曲率先增大后减小。     

加荷速率与受力状态对高水材料凝结体力学参数的影响

针对高水材料凝结体在不同加荷速率及不同受力状态下的强度参数,选用水灰比为6∶1(含水率86%),研究当加荷速率变化时,高水材料凝结体抗压、抗拉及抗弯强度参数的变化情况。通过进行高水材料凝结体在不同加荷速率下的单轴压缩实验、拉伸实验和弯曲实验。实验结果表明,材料在单轴压缩时会因挤压而有一定程度的失水,同时材料表现出弹-塑性的特点。在拉伸和弯曲时,无出水情况,试样从中部直接被拉断。随着加荷速率的增大,高水材料凝结体的抗压、抗拉和抗弯强度都增大。在同一加荷速率下,高水材料凝结体的抗压强度抗弯强度抗拉强度。     

木材齿榫接合的条件与强度

<正>齿榫接合是木材纵向接长的一种有效方法。作者以当前生产中采用的一种齿形,对落叶松材齿榫的接合条件进行了正交试验。试验表明:落叶松材的齿榫接合采用脲醛胶的效果较好;端向压力应尽可能大些,一般宜用30公斤/厘米~2左右;齿榫接合部分的受载方向对静曲强度影响不大。垂直方向受载稍优于水平方向受载。齿榫接合材的静曲强度可达对照试材静曲强度值的86％。试验中还测定了齿榫接合材的静曲弹性模量值。     

跨高比对螺旋肋钢丝预应力空心板延性的影响

运用受弯构件全过程数值分析计算程序,在预应力混凝土空心板截面尺寸及荷载形式相同的情况下,对预应力混凝土空心板进行受力全过程的数值分析,即采用计算机模拟试验的方法,探讨了跨高比对中强螺旋肋钢丝预应力混凝土空心板延性影响的总体规律.     

不同受力模式下沥青混合料强度的速度特性试验研究

为了了解不同加载速率对沥青混合料强度参数的影响以及不同受力模式下沥青混合料的破坏原因,对不同加载速率下单轴压缩、弯曲、直接拉伸和劈裂强度进行试验研究,并从沥青混合料结构组成对不同受力模式下强度差异进行解释.研究结果表明:加载速率对沥青混合料强度有显著影响,强度与加载速率呈近似幂函数关系；沥青混合料黏聚力c随加载速率增大先急剧增大而后趋于平稳,内摩擦角(φ)随加载速率变化规律正好与黏聚力规律相反,先急剧减小而后趋于平稳；在相同应变率条件下,沥青混合料的强度受加载方式的影响,不同受力模式下的强度由大至小依次为抗压强度、弯拉强度、直接拉伸强度和劈裂强度,试验结果为建立沥青混合料强度理论与破坏准则奠定了基础.     

高强度双相钢板拉弯成形断裂的微观组织形貌分析

引入拉弯比来表征高强度双相钢板在不同凸模圆角半径下的拉弯应力状态,根据不同的拉弯比判定不同的成形断裂模式,在剪切断裂试验平台上进行双相钢板的拉弯试验,并对断裂试样的微观组织形貌进行分析.结果表明:高强度双相钢的剪切断裂属于韧性断裂;凸模圆角半径越小及板料强度越高,板料越容易发生剪切断裂.     

不同拉压强度材料纯弯曲梁的弹塑性分析

按照塑性力学中纯弯曲梁的工程理论分析方法,将梁的材料本构关系简化成拉压屈服极限不同的理想弹塑性模型,对矩形截面梁的弹塑性全过程进行了分析,得到了梁的塑性极限弯矩Mp=1.75Me。     

配筋率对中强螺旋肋钢丝预应力空心板延性的影响

运用受弯构件全过程数值分析计算程序,在预应力混凝土空心板截面尺寸及荷栽形式相同,混凝土强度、跨高比、张拉控制应力、钢筋强度等参数不变的情况下,改变螺旋肋钢丝的配筋率,对中强螺旋肋钢丝预应力混凝土空心板进行受力全过程的数值分析,即采用计算机模拟试验的方法,探讨了配筋率对中强螺旋肋钢丝预应力混凝土空心板延性的影响。试验证明,随着配筋率ρ的增大,破坏时的挠跨比fu/l0呈下降趋势,fu／l0与ρ大致呈线性关系;标准荷载下挠跨比fk/l0呈下降趋势,fk/l0与ρ大致呈线性关系;开裂弯矩与设计弯矩的比值Mcr/Md增大,Mcr/Md与ρ大致呈线性关系。     

多功能材料力学实验系统的设计

在材料力学教学中,材料的拉、压、弯、扭以及各种组合实验是必不可少的实验项目。文中研制了一种可以实现不同的加载方式、能够完成多种不同的实验的多功能材料力学实验台。系统具有10通道应变测量和1通道应力测量,使用单片机和模拟/数字转换器构建高精度电路并与PC机通过RS232串口通信,实现了实时数据采集及处理。