铸造泡沫铝合金压缩性能及电磁屏蔽性能

对采用熔体发泡法制备的不同孔径、不同材质的Al-Si和Al-Mg泡沫铝合金进行了压缩试验和电磁屏蔽性能研究.结果表明:铝镁合金泡沫铝压缩过程中无明显断裂阶段,应力-应变曲线表现出明显的塑性特征,泡沫铝合金整体表现出较好的塑性特征;同种材质的泡沫铝材料中,随着孔隙率P的增加,泡沫铝的屈服强度σ_(0.2)以及弹性模量E均随之下降,但孔径大小对屈服强度σ_(0.2)以及弹性模量E的影响较小;随着孔隙率P的降低或者孔径的减小,泡沫铝的反射损耗与吸收损耗增大,从而泡沫铝的电磁屏蔽能力升高,研究表明泡沫铝的电磁屏蔽能力与电磁波的入射角度无关;孔隙率的变化对泡沫合金电磁屏蔽性能的影响相对于改变其他条件对电磁屏蔽的影响要小.     

用单插销应力松弛试验评定几种低合金钢再热裂纹倾向

用等温松弛试验评定材料再热裂纹倾向时,采用Murray公式选取初始应力,试样时有先行屈服导致试验失败的现象。本文对初始应力的合理选择进行了探讨研究,并提出评定再热裂纹倾向的蠕变塑性指标(σ_o—σ_1)和表征材料在应力松弛时吸收弹性能的指标(σ_o~2—σ_r~2)。     

Zn-22Al合金在超塑温度及复合加载下屈服条件的实验研究

通过薄壁管复合加载实验及单向拉伸卸载组合实验,证明了Zn-22Al合金在超塑温度-速度条件下遵循Mises屈服条件,且与应变速度呈(σ_1-σ_2)~2+(σ_2-σ_3)~2+(σ_3-σ_1)~2=2(σ=K_(ε~m))~2的关系。给出了该合金在250℃、应变速度为3.3×10~(-2)(sec~(-1))时,平面应力且0.2％应变时的屈服椭圆方程为通过单向拉伸位置预置自动卸载组合实验及数学回归分析处理,可定量地确定关系式(变形一定时,σ=K_(ε~m)),且证明K、m与变形程度或变形速度有关。通过薄壁管复合加载实验和分析,还得到薄壁筒形件吹塑时的吹塑压力-应力图和压力-应变图,可为判断和选择类似的吹塑成型力学条件提供参考。     

I型平面应力准静态稳恒裂纹扩展

根据Ｊ２流动理论并采用有限元法分析了小范围屈服条件下，各向同性幂强化材料及理想塑性材料中的准静态Ｉ型平面应力稳恒裂纹扩展问题。计算结果表明，与平面应变情况不同，对于平面应力稳恒裂纹扩展，材料的强化指数Ｎ对塑性区形状有显著影响。对理想塑性材料，在裂纹延长线上（θ＝０），应变似呈现对数奇异性。计算中未发现有二次塑性区。利用 ＣＯＤ断裂准则得出，应力强度因子比 Ｋｓｓ／Ｋｃ也强烈地依赖于材料常数σ０／Ｇ及强化指数Ｎ。     

屈服准则与裂纹开裂判据

本文提出了在裂尖附近的弹塑性交界线上,选择并比较有关的力学参量,以预测复合型裂纹的失稳扩展的方法。分别用Mises,Tresca,Twin shear stsess屈服准则讨论了裂尖附近的塑性区形状与大小,进而在其周界上选择周向应力σ_θ,周向应变ε_θ,塑性区长度γ_P作岛裂纹失稳扩展的控制参量,以预测其失稳扩展的方向及条件。对不同准则与不同控制参量所预测的结果进行了比较。     

无损测定金属表层三维应力分布的研究

各种具有强烈织构或经过磨削、轧制及其它表面处理的金属材料其表层往往存在激烈的应力梯度,应力主平面很可能不再平行于试样表面(σ_(13),σ_(23),σ_(33)≠0),所以表层呈三维应力的层深分布,不能再用常规的X射线应力测定方法来侧定其应力。在以往工作的基础上,本文介绍一种新的三维应力测定方法,与此同时,还提出了无损测定金属表层三维应力层深分布的新途径。有关试验在附有试样侧倾装置的衍射仪上进行。     

低合金钢水介质中的应力腐蚀机构

用抛光的恒位移试样对不同钢种、不同强度的高强钢在水介质中应力腐蚀裂纹的产生和扩展进行了金相跟踪观察。结果表明:超高强钢(σ_b≥160公斤/毫米~2的30CrMnSiNi_2A,ZG-18铸钢)应力腐蚀时,裂纹前端塑性区逐渐扩大,闭合后形成不连续裂纹,以后随塑性区中变形量增大主裂纹扩展並与新裂纹相连。当强度降低时,(σ_b≤138公斤/毫米~2的30CrMnSiNi_2A,40CrNiMoA,30CrMnSiA)塑性区随时间增大,但不闭合,随其变形量增大,原裂纹沿弹塑性边界向前扩展。强度更低(σ_b<110公斤/毫米~2的30CrKnSiNi_2A,σ_b≤120公斤/毫米~2的40CrNiMoA)塑性区不增大,裂纹也不扩展。 同样试样在电解充氢条件或干氢条件下,加载裂纹前端同样能产生滞后塑性变形,而且裂纹产生和扩展的情况完全和水介质中类似。由此可知,裂纹前端滞后塑性变形是由氢引起的。 高强钢或超高强钢在水介质中应力腐蚀的机构如下:阴极放氢,它进入裂纹前端引起滞后塑性变形,从而导致裂纹的产生和扩展。     

不同围压下花岗岩σ_(cc),σ_(ci)和σ_(cd)的确定

为研究不同围压下裂隙闭合应力阈值σ_(cc),起裂应力阈值σ_(ci)和损伤应力阈值σcd,对高放废物地质处置新疆预选场址雅满苏YM01号钻孔岩心进行了三轴压缩试验和巴西劈裂试验.应用裂隙体积应变模型、移动点回归法和声发射确定了σ_(cc),σ_(ci)和σ_(cd);通过分析不同方法确定各阈值的适用性,优化了一套确定各阈值的综合方法;分析了不同围压下σ_(cc),σ_(ci)和σ_(cd)与围压的关系:σ_(cc)受围压的影响不明显,σ_(cc)=σ_1=50~65 MPa;σ_(ci)为裂隙张拉破坏的起点,起裂强度满足格里菲斯强度理论;σ_(cd)与峰值抗压强度σ_c线性关系明显,损伤强度满足摩尔-库伦强度理论.     

双剪统一强度理论计算塑性金属材料强度的唯一性

研究了双剪统一强度理论及其有关关系式,得到塑性金属材料双剪统一强度理论参数b的计算式,对某一塑性金属材料,其值为常数,取值范围是6〉-1;运用双剪统一强度理论计算某一塑性金属材料的强度时有唯一确定的强度计算值,而不是多个值,不能得出塑性金属材料的τs/σs;分析材料的拉压强度比为1时双剪统一强度理论的2组等价变换式,对b〈0的材料,双剪统一强度理论计算表明,材料的破坏不是由中间主剪应力引起,这与双剪统一强度理论的假设矛盾;该理论不适用于三向等值拉应力状态的计算。     

Al2O3陶瓷的动态响应特性及Hugoniot本构关系研究

利用VISAR系统测量技术和Lagrange测量技术,研究YB AD90陶瓷的动态响应特性,给出了该材料的Hugoniot弹性极限σHEL,动态屈服强度及各实验点的Hugoniot状态量。结果表明:YB AD90陶瓷的Hugoniot形变过程是一个典型的弹塑性形变过程;当冲击应力在σHEL为11.0GPa附近的范围内,此材料在塑性区的压缩特性表现出较明显的弥散行为。由实验结果拟合得到了材料的应力σ和比容V关系的拟合曲线及一个比较简单的应力σ和比容V的Hugoniot动态本构关系。     

金属材料剥层磨损的力学分析

利用弹性接触理论、电镜及光弹应力分析,研究了金属材料在两体磨损工况下的剥层磨损。结果表明,亚表层裂纹形成在高应力区（０≤ｚ≤０．１ａ）和低应力区（ｚ≥０．５ａ）之间。主裂纹在交变的σｘ和τｚｘ作用下沿水平方向扩展,分叉裂纹在τｍａｘ作用下沿３７°角方向扩展,提高材料的屈服强度和裂纹扩展功可显著地提高材料的耐磨性。     

我院科技成果简讯

国家科委高技术课题,下达时间为1988年8月,已拨款7万元,本研究的目的是为我国发展航空航天事业提供一种高强、高韧、成形性好、重量轻的新型材料,该课题组经10个月努力,成果显著,其中超塑铝锂合重的室温性能已经达到以下水平:强度极限σ_b≥450MPa,屈服强度σ_(0.2)≥400MPa,延伸率δ≥8％。超塑性能:最大延伸率δ_(max)=1000％,M_(max)=0.7,平均延伸率δ平均=750％。     

T应力对扩展裂纹尖端塑性区域形状的影响

根据Williams级数解,裂纹尖端应力场由Ⅰ-Ⅱ复合型应力强度因子及T应力共同控制。将裂纹尖端应力分量代入Von Mises屈服准则,建立裂纹尖端塑性扩展区模型。基于该模型获得了在不同Ⅰ-Ⅱ复合比断裂情况下裂纹尖端塑性扩展区形状随T应力的变化规律,并对Ⅰ型和Ⅱ型断裂在复合型裂纹断裂所占的比例、T应力大小及泊松比对塑性区域形状的影响进行了讨论。研究结果表明:正的T应力引起裂纹断裂角θ_0减小,加剧裂纹扩展;负的T应力导致裂纹断裂角θ_0增大,并抑制裂纹扩展;T应力为0或纯Ⅰ型裂纹尖端塑性区存在对称轴,存在T应力后,塑性区域呈不对称分布,T应力绝对值越大,塑性区域面积越大,T应力对裂纹尖端塑性区形状及尺寸大小均有很大影响。此外,不同Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹,塑性区域面积均随泊松比的增大而减小。塑性区变化的观测结果对进一步分析加载条件下Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹工程结构缺陷的疲劳和断裂具有重要意义。     

金属材料条件屈服强度σ_(0.2)的电测法

关于σ_(0.2)的确定,我们采用的方法是:(1)电子式变形记录器与变形发讯器配合使用,以测定σ_(0.2);(2)应用弓形应变片式引伸计测定σ_(0.2);(3)应用YZV系列应变式引伸计测定σ_(0.2)。 本文对这三种方法的基本原理、测试装置和操作步骤分别给予介绍。我们认为上述的第一种测定σ_(0.2)的方法准确迅速,操作简单方便,可作为液压万能试验机的一个附件配套使用,是快速测定σ_(0.2)的方法之一。     

岩土材料的屈服条件与破坏条件

 固体材料受力以后,从弹性到塑性直至发生破坏,在这个过程中材料从弹性进入塑性称为屈服,屈服是一个过程,初始屈服材料还处于弹性状态,是弹性极限点;经过塑性发展达到破坏,破坏是塑性极限点。破坏也是一个渐进过程,首先在材料内一些点达到破坏,然后破坏点逐渐增多直至贯通,发展成破坏面形成整体破坏。塑性力学中规定材料进入无限塑性状态,应力不变,应变无限增大时称为破坏,因此理想塑性用应力表述的屈服条件就是破坏条件,它们都与历史参量无关。但是初始屈服与破坏时的应变状态是不同的,前者表示材料从弹性刚进入屈服,后者表示材料从塑性进入破坏,表明屈服条件不等同破坏条件。     

压应力对特殊螺纹套管材料腐蚀的影响

设计模拟材料承受压应力的夹具,运用高温高压釜,试验研究不同压应力下两种套管钢材料在硫化氢、二氧化碳与氯离子共同作用下的腐蚀速率,测试压应力作用下套管钢材料的腐蚀电化学行为。结果表明:在试验介质中石油套管材料腐蚀形态为点蚀,压应力的增加对试样的腐蚀有促进作用;当压应力小于材料屈服强度的一半时,材料腐蚀不明显,当压应力大于材料拉伸屈服强度的一半以后,材料腐蚀速率快速增加;石油套管与油管特殊螺纹接头密封面及扭矩台肩压应力设计值不应超过材料屈服强度的一半。     

两条等长共线裂纹尖端塑性区扩展理论研究

采用Kachanov法基本思想求解2条等长共线裂纹相互作用下裂纹的应力强度因子,分别基于Mises屈服准则和D-P屈服准则推导了裂纹尖端塑性区半径的表达式,并求得裂纹相互作用下塑性区半径的扩大倍数,其值为2条裂纹相互作用下的应力强度因子与单裂纹状态下应力强度因子比值的平方。在此基础上,分析了裂纹间距对塑性区扩展的影响。研究发现,同一裂纹倾角下裂纹间距与裂纹长度比值越小,2条裂纹尖端的塑性区半径越大,裂纹尖端塑性区扩展速度越快,直至塑性区发生接触,且不同的裂纹倾角,裂纹尖端塑性区发生接触的条件不同。     

压应力对特殊螺纹套管材料腐蚀的影响

设计模拟材料承受压应力的夹具,运用高温高压釜,试验研究不同压应力下两种套管钢材料在硫化氢、二氧化碳与氯离子共同作用下的腐蚀速率,测试压应力作用下套管钢材料的腐蚀电化学行为。结果表明:在试验介质中石油套管材料腐蚀形态为点蚀,压应力的增加对试样的腐蚀有促进作用;当压应力小于材料屈服强度的一半时,材料腐蚀不明显,当压应力大于材料拉伸屈服强度的一半以后,材料腐蚀速率快速增加;石油套管与油管特殊螺纹接头密封面及扭矩台肩压应力设计值不应超过材料屈服强度的一半。     

圆板中摩尔-库仑准则的内力屈服条件

对具有拉压强度差效应材料构成的轴对称弯曲圆板在弹塑性阶段应力分布的研究,导出了塑性极限状态下圆板中塑性应力分量间的关系式。以不同受力状态下圆板单元体进入塑性极限状态时的内力分析为基础,建立了圆板在摩尔库仑准则基础上用弯矩表示的内力屈服条件。该内力屈服条件是一条闭合的外凸曲线,符合内力分量的对称性,在材料拉压强度相同时蜕化为屈雷斯卡内力屈服条件。所得内力屈服条件可以用于由拉压强度不同材料构成的圆板和环板的塑性极限分析。     

复杂应力状态下典型材料全载荷过程中的力学行为

针对材料在复杂应力状态下全载荷过程中的力学行为问题,应用实心圆轴试件进行拉扭联合试验,重点解决试验中拉伸扭转应力时时按固定比例C(σ/τ)加载的难题.以304不锈钢和16Mn R碳钢为研究对象,进行24组不同C值的拉扭试验.在此基础上,研究了实心圆轴试件在全寿命过程中等效真应力应变的处理方法,探索了不同应力状态对塑性极限承载能力的影响,并引入三轴应力度(TS)概念对其进行表征.结果表明:两种材料的极限应力(σ_(max))随着不同TS值变化均存在应力驻点,此处材料的σ_(max)最小;两种材料的极限应变(ε_(max))与TS值呈现反比函数关系;利用本文所提出的工程计算公式,可以在确定结构某点的应力状态情况下,推测结构在此时所能承受的极限应力与极限应变.但是不同材料的σ_(max)-TS、ε_(max)-TS呈现不同的函数关系,需分别进行试验标定.