考虑尺度效应具损伤微板的坍塌特性分析

基于Kirchhoff板理论和修正偶应力理论,研究具损伤弹性微板的坍塌特性,推导了微板的动力学方程并采用伽辽金法进行求解,分析了损伤变量、特征尺度参数、微板与固定电极之间的距离和边缘场对坍塌电压的影响.为了验证模型的合理性,将本文所得结果与文献结果进行了对比.数值结果表明:结构损伤会减小坍塌电压;而尺度效应会增大坍塌电压;微板与固定电极之间的距离越大,坍塌电压也越大;边缘场的存在对坍塌电压有微弱的影响.本文所得结论对微机电系统微板结构的设计和应用提供一定的理论指导.     

静电激励微简支梁吸合电压的尺度效应分析

应用修正的偶应力理论及变分原理推导带有von-Karman非线性的微简支梁的运动方程及相应的边界条件,并分析梁的宽度、高度、长度和极板间距对吸合电压的影响以及相应的尺度效应变化规律.     

Mg-Sr-Al-Y合金的微观组织结构与高温压缩变形行为

为改善镁合金耐热性能,以Mg-Sr-Y三元合金为基础,采用"熔-浸"还原法,制备Mg-Sr-Al-Y合金。借助XRD、OM、SEM、TEM和带有加热装置的万能拉伸试验机等手段,研究分析了Mg-Sr-Al-Y合金的显微组织、力学性能和高温压缩变形机制。结果表明:Mg-Sr-Al-Y合金由α-Mg、Mg17Sr2和Al2Y相组成;Mg-Sr-Al-Y合金的流变应力随压缩温度升高而降低,随应变速率增大而提高;应变速率较低时,Mg-Sr-Al-Y合金再结晶较为明显。该研究通过添加金属Al,明显改善了Mg-Sr-Y合金的显微组织,提高了Mg-Sr-Al-Y合金的高温压缩性能。     

高温循环变形对JLF-1钢微观结构的影响

低活性铁素体/马氏体钢,JLF-1,是聚变堆和超临界水冷堆的候选结构材料,高温循环软化现象是设计必须考虑的因素之一.为掌握JLF-1钢高温循环变形机理,本文采用透射电镜对JLF-1钢高温低周疲劳后样品的微观结构进行了分析,发现JLF-1钢的循环软化现象与位错密度、位错胞、板条宽度有关 其峰值拉应力与位错密度、板条宽度呈函数关系.     

高性能混凝土高温微观结构演化研究

通过热重分析、电镜扫描和汞压力测孔等方法,对高温过程中高性能混凝土材料的物理化学变化以及由此造成的微观结果变化进行了分析.相关试验和分析表明:造成升温过程中材料质量损失的主要原因是脱水和各种分解反应.在400℃之前,材料孔隙结构的变化主要来自材料内部水分的散失;400~500℃之间,由于材料发生分解反应,氢氧化钙的分解将提供大量的孔隙.这些结论将为进一步解释爆裂现象提供更为本质的试验支持,同时也为进一步建立高温情况下材料微观结构演化模型提供了试验基础.     

工程结构损伤的两个重要科学问题--分布式损伤和尺度效应

工程结构的失效起始于底层,即从材料中的孤立的空洞成核开始,形成微裂纹,发展为宏观裂纹,直至整个结构破坏,因此分布式损伤和尺度效应在工程结构损伤问题中显得十分重要,本文简要介绍了一种处理分布式损伤（微损伤）的方法－“统计细观损伤力学”,以及其于该方法讨论了分布式损伤的演化规律,对于跨尺度失效问题的尺寸效应,通过分析应力波引起的损伤问题（存在2个反映尺度效应的Deborah数）,指出各类尺度耦合的机理和特征是关键点。     

高温后活性粉末混凝土微观结构分析

试验分析了高温后活性粉末混凝土（RPC）的外观、质量损失和抗压强度随温度的变化情况;利用扫描电镜（SEM）研究了经历不同高温后的RPC微观结构变化和物相组成.结果表明：经历温度低于400oС时,水泥水化反应和火山灰反应互相促进,RPC微观结构得到改善,抗压强度较常温时有所提高;经历温度为400～800oС时,C-S-H凝胶由连续块状变为尺寸较小的分散相,钢纤维与基体粘结界面处的裂纹逐渐形成并扩展,聚丙烯纤维融化后的孔道加剧了RPC的内部缺陷,RPC微观结构不断恶化,抗压强度逐渐降低.     

高温作用后矿渣微粉纤维混凝土的微观结构

通过对扫描电镜照片的对比分析,探讨了矿渣微粉纤维混凝土经受不同高温作用后,水泥浆体、骨料与水泥浆体界面过渡区内的水化硅酸钙C-S-H凝胶、钙矾石AFt和氢氧化钙Ca(OH)2等水泥水化物形貌、状态、数量及孔隙与裂缝的变化情况.结果表明,经历不同程度的高温后,水泥浆体及界面过渡区的结构疏松程度增加,水化产物不密实,C-S-H凝胶网状结构破碎直至消失,AFt和Ca(OH)2逐步分解含量减少,骨料与水泥浆之间的粘结变得松散,裂缝逐渐扩展.混凝土中的聚丙烯纤维在160℃左右熔融逸出,形成众多相互交织的孔隙通道,缓解了其内部的蒸汽压力,有效阻止了混凝土的爆裂.     

物质结构的层次和尺度

在复杂性科学和物质多样性研究中，尺度效应至关重要。尺度的不同常常引起主要相互作用力的差异，导致物质性能及其运动规律和原理的质的区别。 通常把尺度粗分为宏观、微观和介观（Ｍｅｓｏｓｃｏｐｉｃ）。但微观的含义有两种，生物学上的微观通常是指肉眼看不见，用光学显微镜（放大几百倍）可以看见的东西，如把微生物、细菌、细胞等称为徽观生命。它们的尺度大致在１００μ到０．１μ之间。而物理学和化学中的微观，是指原子和小分子的尺度，即０．１－１ｎｍ的尺度。为避免混淆，笔者建议把前者称为“显微观（Ｏｐｔｉｃｏ－ｍｉｃｒ…     

NbTi微合金钢奥氏体高温变形行为

采用单道次压缩实验方法，在Ｇｌｅｅｂｌｅ－１５００热模拟机进行了ＮｂＴｉ微合金钢高温热变形行为以及奥氏体动态再结晶组织演变规律的研究，在实验基础上，根据Ｚｅｎｅｒ－Ｈｏｌｌｏｍｏｎ方程导出关于Ｚ值与峰值应力，临界应变之间的关系，求出变形激活能力３５３ｋＪ／ｍｏｌ，最后用Ｍａｒｑｕａｒｄｔ法回归出实验钢的高温变形抗力模型。     

Q235低碳钢高温变形过程的动态组织演化分析

通过Gleeble 2000上的热模拟压缩实验,分析了Q235低碳钢在不同热加工参数下的动态组织演化特征.结果表明:应变速率和温度对Q235钢的奥氏体形变特征影响强烈.在相同变形温度下,应变速率的提高可以明显推迟动态再结晶的发生;应变速率较低时,降低温度同样可以延迟动态再结晶的发生.利用定量金相技术及线性、非线性拟合算法,建立了Q235钢热变形过程的唯像本构关系及组织演化动力学模型,并将其应用于Autoforge 3.1有限元软件平台.压缩过程有限元模拟分析表明,分别采用Arrhenius双曲正弦方程描述Q235钢的唯像本构关系及Yada模型表征Q235钢变形过程的平均晶粒尺寸,可以满足预测精度,与实际变形过程基本吻合.     

形变温度对高锰TRIP/TWIP钢拉伸性能和组织的影响

研究合金成分为18Mn-0.15C-3Si-3Al的高锰TRIP/TWIP钢(18Mn钢)在-40～200℃范围内的拉伸变形行为,分析形变温度对其拉伸性能、相组成和显微组织的影响.采用EBSD取向成像分析方法着重研究了(111)取向的奥氏体晶粒在拉伸过程中的相组成变化.结果表明,随着形变温度的升高,18Mn钢的抗拉强度和延伸率大体上呈降低趋势,TRIP效应很快消失,形变孪晶和位错滑移取代马氏体相变成为主要的形变机制,即奥氏体晶粒内形变机制的变化为:α＇-M相变→ε-M相变→形变孪晶→位错滑移.18Mn钢中较硬的铁素体在形变过程中能提高材料的加工硬化率,但同时也会引起低温脆性.     

Influence of high deformation on the microstructure of low-carbon steel

Low-carbon steel sheets DC04 used in the automotive industry were subjected to cold rolling for thickness reduction from 20% to 89%. The desired thickness was achieved by successive reductions using a rolling mill. The influence of thickness reduction on the microstructure was studied by scanning electron microscopy. Microstructure evolution was characterized by the distortion of grains and the occurrence of the oriented grain structure for high cold work. A mechanism of grain restructuring for high cold work was described. The occurrence of voids was discussed in relation with cold work. The evolution of voids at the grain boundaries and inside the grains was also considered. To characterize the grain size, the Feret diameter was measured and the grain size distribution versus cold work was discussed. The chemical homogeneity of the sample was also analyzed.     

Al-Fe-V-Si合金高温变形热模拟

采用Gleebe 1 5 0 0热模拟机 ,对喷射沉积Al Fe V Si合金在温度为 35 0～ 5 5 0℃、应变速率为1× 1 0 - 4 ～ 1× 1 0 - 2 s- 1 、最大变形程度为 5 0 %的条件下 ,进行高温压缩热模拟实验研究 .在实验基础上 ,分析了合金高温变形时的变形激活能和应力指数以及流变应力与应变速率、变形温度之间的关系 ,为确定该合金的挤压温度提供了实验依据 .实验结果表明 ,该材料具有较高的应力指数和变形激活能 ,而且在 480℃下具有较低的变形抗力 ,又能保证挤压后产品有较好的力学性能 ,因此 ,可以考虑将挤压温度定在 480℃左右为宜     

多道次变形对S355钢组织与相变温度的影响

利用Gleeble-1500热模拟实验机,对S355钢多道次变形条件下奥氏体晶粒尺寸的变化规律及冷却速度对相变温度及室温组织的影响进行了研究。结果表明：随着累积变形量的增加,变形奥氏体晶粒尺寸逐渐减小,且当累积变形量增加到一定程度后,奥氏体晶粒尺寸趋于一个定值。随着变形后冷却速度的提高,相变温度Ar3与Ar1逐渐降低,铁素体晶粒尺寸也逐渐减小。     

高应变速率下钛-钢复合板界面组织特征及变形机制

在高应变速率下,钛-钢复合板不同材料以不同的变形机制协调变形,结合界面起到至关重要的作用.本文分析研究了高应变速率下钛-钢复合板的界面组织特征和变形机制.结果表明:在钢侧,随着应变速率的提高,小角度(3°~10°)晶界含量增多,织构组分{1-12}〈2-41〉逐渐演变为织构{6-65}〈38-6〉和{111}〈1-10〉.在钛侧,随着应变速率的提高,出现了明显的形变孪晶组织,三种形变孪晶如{11-21}〈1-100〉拉伸孪晶、{11-22}〈11-23〉压缩孪晶和{10-12}〈10-11〉拉伸孪晶产生的难易程度不一样,变形机制由常规的"孪生变形为主"转变为"位错滑移与孪生变形共存"的复合变形模式.在结合界面处,随着应变速率的提高,需要适应由两侧产生的不同变形抗力,才能够实现连续变形而不致使材料发生破坏,其主要的协调机制依靠结合界面及附近晶粒的滑移实现变形.     

纳米金属Ni的饱和磁化强度和居里温度的尺寸依赖效应

目前,纳米铁磁材料的磁学性质得到了广泛的关注.利用振动样品磁强计测试了纳米金属Ni的饱和磁化强度和居里温度.结果表明,纳米金属Ni的饱和磁化强度和居里温度低于粗晶Ni的饱和磁化强度和居里温度.而且,纳米金属Ni的饱和磁化强度和居里温度都具有尺寸依赖特性.采用一理论模型解释了饱和磁化强度和居里温度的尺寸依赖特性.     

热压缩变形终了温度对7050铝合金显微组织的影响

采用Gleeble1500热模拟机对7050铝合金进行多道次热压缩试验,热压缩开始温度为430℃,经过7道次热压缩变形,终了温度分别控制在300,340,370,400和430℃。采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜观察合金在不同终了温度热压缩变形后及固溶时效后的显微组织。研究结果表明:随着终了温度的升高,各相同道次的流变应力逐渐下降;热压缩变形后合金组织中第二相粒子逐渐减少;尺寸较小的亚晶逐渐演变成晶界平直的晶粒;当终了温度较低时,合金变形后储存大量的变形能,固溶时效后出现大量的再结晶组织;随着终了温度的升高,变形过程中动态、静态软化消耗的变形能增加,固溶时效后再结晶组织逐渐减少。     

T91钢的高温塑性变形及动态再结晶行为

采用Gleeble-1500热模拟试验机进行了T91钢的压缩试验,研究了变形温度为1100～1250℃、应变速率为0.01～1 s-1时该钢的变形行为,分析了流变应力与应变速率和变形温度之间的关系,计算了高温变形时应力指数和变形激活能,并采用Zener-Hollomon参数法构建该钢高温塑性变形的本构关系,绘制了动态再结晶图和热加工图.结果表明:在试验变形条件范围内,其真应力-真应变曲线呈双峰特征;钢中发生了明显的动态再结晶,且再结晶类型属于连续动态再结晶.T91钢的热变形激活能为484 kJ.mol-1,利用加工图确定了热变形的流变失稳区,结合力学性能,可以优先选择的变形温度为1200～1 250℃,应变速率不高于0.1 s-1.