带缺陷试样的稳定性与颈缩解析

在实验中由于各种原因理想的试样很难得到,试样总会带有各种不同程度的缺陷.如实验前由于钳子、卡具、意外碰撞、弯曲等造成的破坏.这种缺陷在变形过程中对于颈缩的产生、发展变化及拉伸变形的稳定性会产生影响.研究讨论缺陷对于拉伸变形的颈缩、稳定性的作用,这有利于正确理解和掌握超塑性拉伸变形过程.     

给出真实应力应变图的半解析方法

本文研究了光滑试样单轴拉伸变形过程,给出了建立真实应力应变图的半解析方法,结合应变强化理论对颈缩的产生和发展进行了一定分析。研究认为在颈缩前的均匀变形阶段和颈缩后的集中变形阶段,试样截面直径 d 与伸长量Δl 之间分别符合关系 d~2=l_od_0~2/(l_o+Δl)和 d~2=A(Δl)~2+B(Δl)+C。式中d_o,l_o 为试样原始尺寸,A,B,C 为常数,可根据拉伸曲线和试样尺寸确定。文中对上述关系进行了实验验证,应用上述关系建立的真实应力应变图与实测结果符合得比较满意。文中还结合用双曲线描述颈缩轮廓的模型及其产生较大误差的原因进行了讨论,并与本实验的结果进行了对比分析。     

边部冲裁对双相钢拉伸性能影响的实验研究

为研究边部冲裁对双相钢(DP590、DP780和DP980)拉伸性能的影响,采用冲裁和线切割2种方法制备实验试样.基于MTS793材料试验机,使用非接触式视频应变测量方法,在常温下完成静拉伸实验.通过材料的力学性能曲线,分析原始标距对拉伸性能的影响以及不同断面质量下拉伸试样的力学性能响应、颈缩过程与断口形貌.结果表明:原始标距减小,基本不影响屈服强度、抗拉强度和最大力非比例伸长率,而断裂总伸长率显著增大;冲裁试样与线切割试样在拉伸颈缩段存在较大差别,断裂总伸长率低于线切割试样,且随着冲裁间隙的增大而减小;DP590和DP780冲裁试样在非均匀颈缩和横向裂纹出现后,呈现折线状断口,而DP980冲裁试样则与线切割试样的剪切滑移型断口类似,颈缩时产生显著的剪切带.     

模头胀拉塑料管材取向成型的机理

提出了胀拉模头拉伸取向方法 .从流变特点看 ,这个双向拉伸过程类似于拉吹过程 .对高密度聚乙烯 ( HDPE)管材试样的变形特点及其微观机理分析发现 ,未拉伸的管坯沿着拉伸方向依次经过以下变形区域 :压力和拉伸力协同作用区 (即与壁面接触的双向拉伸区 )、颈缩区和“均匀”拉伸区 .在样品受热恢复试验分析的基础上 ,提出了在熔点附近大幅度快速拉伸时 ,材料实际是粘弹塑变形的观点     

消失模铸造铝合金孔洞缺陷特征及形成机理

利用光学显微镜、体视显微镜及扫描电镜等手段研究了消失模铸造ZL101A铝合金的孔洞缺陷特征,并对孔洞缺陷形成机理进行了分析.结果表明:消失模铸造ZL101A铝合金微观组织中存在较多孔洞缺陷,其孔洞缺陷主要包括针孔和缩孔缩松,孔洞缺陷的形状和大小不均,分布在整个断面上.在高倍扫描电镜下,铝合金消失模铸造拉伸试样的断口表面分布较多针孔缺陷,可看到孔洞的侧壁光滑、形貌圆整.针孔缺陷主要是由于大气、金属材料、熔剂和涂料的水分受热分解产生的氢大量溶于铝液中造成.消失模铸造铝合金的缩孔缩松缺陷在扫描电镜中可看到明显的枝晶形貌,其主要由于金属液的补缩压力不足引起的.此外,泡沫模样的分解产物如果不能很好地通过涂料层逸出,也易产生孔洞和夹杂缺陷.     

Fe-8/11Mn-4Al-0.2C钢的力学性能及应变硬化行为

对Fe-8Mn-4Al-0.2C(8Mn)和Fe-11Mn-4Al-0.2C(11Mn)实验钢进行不同温度的淬火热处理,实现奥氏体体积分数和稳定性的最优化.通过拉伸实验可得,8Mn钢和11Mn钢在淬火温度为750℃时,获得最佳的力学性能组合,即强塑积为46.4 GPa%和66.9 GPa%.8Mn-750试样和11Mn-750试样在拉伸过程中表现出相同的三阶段应变硬化行为.通过XRD测定变形过程中奥氏体体积分数的变化,研究发现TRIP效应主要发生在变形的第二和第三阶段.11Mn-750试样由于具有更高的奥氏体含量、转变量和稳定性,使得其塑性远远高于8Mn-750试样.     

中温压力容器钢12CrMo的高温塑性研究

通过热模拟试验对中温压力容器钢12CrMo连铸坯的高温塑性进行研究.在不同的变形温度下采用10-3 s-1的应变速率对试样进行拉伸变形,测量拉伸断口的面缩率,并对拉伸断口的显微组织和析出物进行分析.结果表明, 当变形温度高于900 ℃时,试样在拉伸过程中发生动态再结晶,其面缩率大于85%,表现出优良的高温塑性;当变形温度为850 ℃时,有大量细小的AlN在12CrMo钢中弥散析出,其尺寸约为10 nm;当变形温度降至800 ℃时,大量的先共析铁素体沿奥氏体晶界析出,形成网状结构,试样面缩率降至36%,12CrMo钢的高温塑性显著下降.     

应用Matlab建立高温热变形过程中真应力真应变的计算模型

提出了304不锈钢板状试样在高温热变形过程中，当出现颈缩时以四棱台进行变形的模型．根据在拉伸过程中采集的瞬时载荷、瞬时位移数据，应用Matalab软件建立了其在热变形过程中的真应力真应变计算模型，并把实际测量的截面面积与模型计算值进行了比较．结果表明：模型的计算值与实测值吻合得较好．因此，根据建立的计算模型得到了304不锈钢板带的变形抗力数学表达式．     

铁磁性材料拉伸损伤过程的磁学特性

采取分级加载拉伸断裂和重复加载拉伸断裂两种加载方式,对不同初始磁场强度的板状试样进行了单轴拉伸试验,采用磁学信号特征量研究了中碳钢拉伸损伤过程。通过对试样变形过程磁学信号特征的分析,确定了中碳钢不同拉伸损伤阶段的磁学特性:弹性阶段的磁场强度和初始磁场分布规律一致,在材料由弹性损伤到塑性损伤过渡阶段,磁场强度均值及其标准差出现拐点;在颈缩阶段,磁场强度及其梯度信号明显增大,由此能够判断中碳钢由拉伸弹性损伤状态向屈服损伤状态的转变,以及材料断裂情况的出现,从而对工程中铁磁性构件的破坏性事故做出预警。     

球墨铸铁件收缩缺陷判据的研究

根据球墨铸铁件收缩缺陷形成 的本质,对铸件凝固过程中形成的孤立区进行了体积变化计算,并以孤立区的净体积变化量与引孤立区刚形成时的体积之比作为判别收缩制陷严重程度的依据,在呋喃树脂砂型条件下,针对不同模数、不同冒口颈尺寸的圆柱试样进行了模拟计算和浇注试验。在呋喃树脂砂型条件下,针对不同模数、不同冒口颈尺寸的圆柱试样进行了模拟计算和浇注试验。通过比较计算和试样解剖结果,确定了各模数试样恰好不产生收缩缺     

热塑性聚烯烃大变形行为建模及数值模拟

为了研究热塑性聚烯烃(TPO)大变形过程中力学行为,将基于高分子材料微观特征建立的本构模型加入有限元软件中,实现了TPO变形和微观特征演变的耦合.该模型考虑了TPO材料与应变速率有关的初始均匀变形、屈服、应变软化和应变硬化的变形过程.采用数值模拟的方法,研究了TPO在拉伸状态下的力学行为.结果表明,本构模型的预测结果与试验结果比较接近,模拟结果清晰地描述了三维变形过程中应力场的分布以及颈缩演变,为TPO材料零件的虚拟设计提供了依据.     

强度不均匀焊接接头的应力分布及变形

为解释强度不均匀焊接接头最软区的强度及宽度与其承载能力的关系,用有限元对这类接头的单轴拉伸试样上应力分布及变形进行分析,当外加应力超过最软区的屈服应力时,在最软区及其邻近区域出现三轴应力状态;在有屈服应力差别的区域交界处Mises等效应力发生阶跃变化,其变化幅度与交界面两侧材料的屈服应力差值有关,随外加载荷的增加而增大.最软区Mises等效应力的降低量和与之相邻区域的增加量在试样长度上的积分相等.当Mises等效应力达到接头上最软区的抗拉强度时,在该处发生颈缩;随最软区的宽度减小或屈服应力增加,发生颈缩所需的外加应力增加;当最软区相对厚度小于0.2或相对屈服应力大于0.9时,在最软区已无明显颈缩.     

钢芯铝绞线压接缺陷统计分析及典型缺陷对承载性能的影响

通过对大量实测数据及26个省、自治区、直辖市统计数据的深入分析,确定了钢芯铝绞线压接结构的典型缺陷及其所占比例,系统分析了各种缺陷形成的原因.而后通过X射线成像和准静态拉力实验相结合的方法,研究了各种典型缺陷在不同尺寸下对压接结构承载能力的影响,结合试验结果分析了不同缺陷对承载能力影响的机理.研究结果表明,防滑槽漏压、防滑槽欠压和不压区压接为最主要的三种缺陷,其中防滑槽漏压、欠压以及铝管压接长度不够会增大钢芯承受载荷的占比,钢芯穿管不到位、钢芯断裂会增大铝绞线承担载荷的比例.     

基桩动测解析解在浅部缺陷桩测试曲线分析中的应用

文章介绍了基桩低应变动测正演问题的数理模型及计算方法,并据此计算了桩身浅部缩颈、断裂时低应变动测时域和频域理论曲线,提出了判断桩身浅部缩颈、断裂的方法,对浅部缺陷桩的动测曲线进行分析和判断,证实了这种方法行之有效。     

考虑初始几何缺陷对拱桥变形分布识别的影响

为了更精准地识别拱桥的变形分布,本文提出了考虑初始几何缺陷的拱桥变形分布识别方法。基于应变与拱肋曲率变化间的推导关系,本文利用采集的应变响应去有效识别拱肋的变形分布。进而,确定不同类型的初始几何缺陷的呈现形式,并将它们分别融入到公式中去分析变形曲线间的不同。为了验证本文提出方法的可行性和有效性,对一座系杆拱桥的变形分布进行估计,结果表明初始几何缺陷对拱桥变形分布具有较大的影响,本文所提出的方法能够有效识别含有初始缺陷结构的变形分布。     

Effects of H content on the tensile properties and fracture behavior of SA508-III steel

SA508-Ⅲ steel was charged with different hydrogen (H) contents using a high-pressure thermal charging method to study the effects of H content on the tensile properties and evaluate the H embrittlement behavior of the steel. The results indicate that the ultimate tensile strength remains nearly unchanged with the addition of H. In contrast, the yielding strength slightly increases, and the elongation significantly decreases with increasing H content, especially at concentrations exceeding 5.6×10-6. On the basis of fractographic analysis, it is clear that the addition of H changes the fracture mode from microvoid coalescence to a mixture of river patterns and dimples. Carbides are strong traps for H; thus, the H atoms easily migrate in the form of Cottrell atmosphere toward the carbides following moving dislocations during tensile deformation. In addition, stress-induced H atoms accumulate at the interface between carbides and the matrix after necking under three-dimensional stress, which weakens the interfacial bonding force. Consequently, when the local H concentration reaches a critical value, microcracks occur at the interface, resulting in fracture.     

正交各向异性弹塑性材料拉伸颈缩的数值模拟

介绍了在乘法分解的基础上对正交各向异性弹塑材料进行有限变形计算的一种有限元方法 ,利用该方法考虑不同各向异性状态对正交各向异性材料圆棒试样的拉伸大应变颈缩过程进行了数值模拟。结果表明 :( 1 )材料塑性性质若在不同取向有明显差异 ,沿不同材料轴向拉伸反映的材料力学性能会有非常大的差别。这种差别在载荷和不同方向的径向颈缩位移上远较在颈部截面面积变化上明显 ;( 2 ) Hill的正交各向异性塑性理论并没有考虑晶体材料在各个与材料主轴平面有较大夹角的滑移面上容易发生剪切变形 ,所以不一定适于晶体塑性材料。同时本文研究进一步证实了作者建议的正交各向异性弹塑性有限变形计算方法的合理性。     

圆管件锥面型冲压缩口中一些重要参数的确定

为给工艺设计人员制订工艺、设计模具提供依据，对薄壁圆管件锥面型冲压缩口工艺进行了分析．在工件材料为理想刚塑性材料的假设下，应用考虑厚度变化的轴对称塑性薄壳理论并通过数据拟合，得出了不同锥角及库仑摩擦系数情况下工件缩口变形区应力的变化规律与分布模式，据此推导出了工件成形阶段最大应力、缩口力与最终壁厚、弧面曲率半径、所需管坯长度及小锥角时极限缩口系数的计算式，这些公式均易于推广应用到变形强化材料圆管件的分析中．