初始损伤对钢的延性起裂韧性影响的细观力学分析

通过力学参数测量和微观观察研究了初始损伤对钢的延性起裂韧性影响.研究结果表明,随钢组织在预加载荷中产生的微孔洞初始损伤量的增加,其延性起裂韧性降低.并进一步对初始损伤孔洞在后续加载中的演化行为的细观有限元力学进行模拟计算及微孔洞初始损伤对钢的延性起裂韧性影响的机理进行了研究.计算结果表明,初始大尺寸孔洞长大速度比较快,且在这些孔洞之间存在变形局部化,容易诱发二次小孔洞的形核和长大,从而使一次初始大孔洞连接,使材料延性起裂,因而大尺寸初始损伤孔洞主导了材料的延性起裂.随初始损伤量的增加,大尺寸孔洞的数量和尺寸增加,使孔洞聚合(延性起裂)时的应变降低,这也就是随着预载荷比P0/Pgy的增加,材料的延性起裂韧性Pi/Pgy降低的细观力学原因.     

抗冲击型聚脲弹性体涂层的合成及性能表征

聚脲作为一种高分子材料,在结构抗冲击、防爆领域得到了大量的研究与应用.采用半预聚物法合成NCO质量分数为15.0％～15.5％的聚脲弹性体涂层,分析了异氰酸酯指数对聚脲涂层材料综合性能的影响,并探讨了胺类扩链剂比例对其固化性能、附着力及拉伸性能的影响规律,同时测试了聚脲涂层材料在准静态、动态下的拉伸性能.结果表明:异氰...     

40 t钢水包倾翻特性的有限元分析

为了同时对钢包的倾翻特性和强度进行分析计算,使用ANSYS软件对40 t钢水包进行了有限元仿真分析,设计了一种新的分析思路和方法;经过建模、加载、约束及分析计算,同时计算出了钢水包的出水角度和倾翻过程中质心、倾翻转动惯量、转动力矩的变化情况和结构的应力、变形.结果表明:该分析思路和方法,不仅为产品的合理设计和配套设备的选择提供了可靠依据,而且为各种工作情况类似于钢水包的液体容器倾翻特性的分析提供了一种可行的方法.     

沥青混合料低温抗裂性能分析及断裂过程模拟

为了分析沥青混合料材料参数对低温抗裂性能的影响,选取不同混合料类型、沥青种类、老化程度及再生料(RAP)含量为变量,应用圆盘拉伸试验(DCT)进行温度为-12℃下的沥青混合料断裂试验,选取断裂应变容限值为评价指标,研究不同因素对沥青混合料低温性能的影响.采用内聚力模型对DCT试验全过程进行模拟,探究混合料的裂纹扩展及损...     

爆炸荷载作用下RC单向简支板的优化设计

目前,对爆炸荷载作用下的钢筋混凝土(RC)结构和构件的设计主要采用控制其动力响应最大位移的方法,例如TM-5和ASCE的试算法,类似于静力作用下的极限状态设计法,虽然过程简单,却无法获得最优化的设计.由RC板的抗力-挠度(R-y)曲线分析可知,曲线下方面积代表板在爆炸荷载作用下可能吸收的能量,直接体现RC板抵抗爆炸荷载的能力.采用TM-5和ASCE推荐的单自由度体系简化RC简支单向板,选用双折线模型计算RC板的R-y曲线,分析不同配筋率的R-y曲线下方面积,面积最大时的配筋率即为该设计的最佳配筋率,改变板的几何尺寸,按上述方法分别得出不同设计方案的最佳配筋率.爆炸荷载作用下必须考虑应变率对混凝土和钢筋的应力影响和材料非线性,不能直接应用静力计算中的矩形等效原则简化计算,研究采用分层法迭代求解R-y双折线的特征值.研究成果和分析方法对爆炸荷载作用下的RC板的结构设计和加固设计具有较高的指导价值.     

熔丝成型薄板拉伸性能的理论与实验研究

由于熔丝成型(fused filament fabrication, FFF)技术逐层沉积的制造工艺特点,其产品的拉伸性能存在着明显的局限性.为了能够提出切实有效的改进措施,需要明确FFF产品相应的机理,即建立本构关系理论模型.基于经典弹性力学理论,对FFF薄板试件的本构关系进行了理论建模,完成了试件拉伸性能的解析研究;然后利用拉伸实验机获得了试件拉伸性能的实验结果;最后,分别将X和Z方向打印试件的理论与实验的应力-应变曲线结果相对比,发现二者吻合度较好,验证了理论模型的正确性与准确性.     

应力比对脆性材料断裂影响及应变断裂准则验证

应用材料破坏分析软件MFPA2D(material failure process analysis),模拟了平面应力下双向应力比不断变化条件下脆性材料的不同破坏失稳过程,并以玻璃为例,重点研究了其在复杂应力状态下不同双向应力比对脆性材料裂纹扩展和断裂的影响. 研究结果表明,裂纹失稳扩展时的应力强度因子值随着双向应力比的升高而升高. 该结果证明双向应力确实对脆性材料的断裂韧性有影响. 理论分析得出的应变失效准则与数值模拟研究结果及试验结果的比较研究表明,应变失效准则作为脆性材料在双向应力下的断裂准则是可行的.     

平面应变对二维单层氮化镓电子性质的调控作用

采用第一性原理方法研究了二维单原子层氮化镓结构和电子性质的平面对称应变效应.结果表明,在-10%~10%的应变范围内,二维氮化镓的结构未遭到破坏,仍然保持稳定.通过对应变下的能带结构分析,发现随着拉应变的增大,二维氮化镓的带隙逐渐减小,而且保持间接带隙性质.在一定压应变作用下,二维氮化镓的带隙增大,由间接带隙转变为直接带隙.这表明平面对称应变可以有效地调节二维氮化镓的电子性质,为二维氮化镓的应用提供了有价值的理论依据.     

利用Raman光谱测定硅(100)晶面单轴应变的应变系数

建立了表征晶体硅应变量的晶格振动模型,首次计算获得(100)晶面单轴应变硅应变系数b为-336.6cm-1;通过建立的利用Raman光谱测量晶体硅单轴应变量的实验装置,首次获得装置中螺钉旋进量与应变硅应变量的关系;利用波长648nm的Raman激光谱测量了螺钉旋进量为1.5mm时,Raman频移为0.47cm-1,获得(100)晶面单轴应变硅应变系数b为-335.7cm-1.结果与晶格振动模型基本吻合,说明建立的利用Raman光谱频移法表征晶体硅应变量方法的有效性.     

基于归一化应变梯度变化的损伤识别方法研究

针对传统静态损伤识别测量方法存在测量系统布置烦琐、测点有限以及基于应变参量的损伤识别受加载条件限制的问题,一种基于归一化应变梯度变化(Differential Gradient of Normalized Strain,DGNS)的损伤识别方法被提出.通过对只含有矩形槽的试件和同时含有方形通孔和裂纹的试件的数值计算,说明该方法能够有效识别塑性变形、裂纹等损伤.实验中,提出采用应变等值线密度变化(Differential of Strain Contour Density,DSCD)取代DGNS用以识别结构损伤,两者具有相同的物理意义,但DSCD更加有效地保证云图的平滑性和可视性,实验证明DSCD可以有效地识别塑性损伤.研究表明,DGNS(DSCD)可以很好地刻画出结构塑性变形、裂纹损伤特性,剔除由于结构自身不均匀造成的应变集中区域的影响,有效地孤立出损伤区域;DGNS(DSCD)是结构的本征参数,不依赖于外部载荷幅值;相比于传统的应变损伤识别,DGNS(DSCD)具有更加敏感、更早捕捉损伤的优势.