聚碳酸酯的动态应力应变响应和屈服行为

测量聚碳酸酯在3.8×10-5 s-1到大约8000 s-1应变率范围内的单向压缩力学行为,研究了应变率对聚碳酸酯屈服应力的影响.结果表明:在应变率低于1 s-1时,聚碳酸酯先出现应变软化,然后出现稳定的塑性流动和应变硬化;在高应变率时,应力应变曲线的软化区域消失,屈服应力和屈服应变随着应变率的增大而增大.分析了高应变率时热软化与应变硬化的竞争机制,提出了描述宽应变率范围内聚碳酸酯的屈服应力与应变率关系的幂律型本构模型,能在较宽的应变率范围描述聚碳酸酯屈服应力与应变率的关系.     

一种弹芯用聚碳酸酯的动态力学性能研究及本构关系

为了研究一种弹芯用聚碳酸酯材料在冲击作用下的动态力学响应,利用材料试验机和SHPB装置对该材料在不同应变率条件下动静态压缩性能进行测试分析,获得了该聚碳酸酯材料不同应变率下的应力应变曲线,试验结果表明:聚碳酸酯材料的压缩过程呈现明显的黏弹性现象,其动静态屈服强度和模量随着应变率的增加而变大,塑性阶段表现为应变软化与应变硬化相互作用的结果,且不同应变率下塑性阶段的应力应变曲线切向模量近似相等;基于试验结果建立了描述聚碳酸酯材料大变形力学行为的黏弹塑性本构模型,并得到了该材料的本构方程。对比分析显示,该模型可以较准确地描述聚碳酸酯材料动静态压缩行为。     

聚碳酸酯挤压形变力学行为有限元模拟

采用有限元方法研究了聚碳酸酯在中应变率下挤压形变的力学行为。基于DSGZ本构模型,开展聚碳酸酯圆柱单轴压缩形变有限元模拟,对比模拟与实验结果,计算模型预测准确度,分析材料压缩形变后的多物理场分布,验证模型对压缩力学响应预测的有效性。模拟聚碳酸酯平板在侧向受限挤压模式下的固态形变,获得了制件的力学演变规律。结果显示,单轴压缩模拟与实验应力-应变曲线吻合度高,DSGZ模型可较为准确地预测压缩弹-塑性形变过程中的应力-应变关系。在圆柱单轴压缩形变与平板挤压形变模拟中,材料整体变形均匀,应力响应温度变化比响应应变率变化更敏感。模拟结果有效地反映了聚碳酸酯挤压形变力学特性,可成为聚碳酸酯挤压形变工程实现的重要依据,为材料强化及其在飞机座舱透明件中的应用提供有力支持。     

PC/ABS在高应变率下的压缩大变形

目的对PC/ABS在高应变率下的压缩大变形行为进行实验研究与模拟。方法在应变率为1600~5000 s~(-1),温度为293~353 K的范围内,选用霍普金森压杆获取其在高应变率、高温下的大变形行为;选用DSGZ本构模型,模拟PC/ABS在高应变率下的大变形。结果 PC/ABS大变形行为强烈依赖于应变率和温度,屈服应力随应变率增加或温度降低而升高,大变形行为包括弹性、屈服、应变软化和应变硬化。结论DSGZ本构可准确模拟PC/ABS在高应变率、高温下的大变形行为。     

聚碳酸酯透明板材的高温力学行为实验研究

在温度为175～200℃、应变率为0.001～0.1s-1的范围内通过Meissner新型拉伸流变仪对聚碳酸酯进行了恒应变率下的高温单轴拉伸实验.结果表明:聚碳酸酯的高温力学行为具有明显的温度效应和应变率效应,其真应力-真应变曲线存在明显的非线性.     

单脉冲加载技术及其在钛合金拉伸行为研究中的应用

为精确评价钛合金热率相关的力学行为,利用冲击拉伸试验系统和基于单应力脉冲加载的冲击拉伸复元试验技术分别获得TC11钛合金在高应变率(102~103s-1)范围内的绝热应力-应变曲线和等温应力-应变曲线,实现拉伸响应的热力解耦;利用冲击拉伸加卸载试验技术实施变温度和变应变率测试,研究历史效应对于本构行为的影响。结果表明:TC11的初始屈服行为呈现温度软化和应变率强化特性,而等温塑性应变硬化行为表现出温度和应变率不敏感特征,瞬态绝热温升是导致材料动态应变硬化率降低的主要原因;高应变率加载时材料内的热功转换系数约为0.9,且其拉伸力学行为无明显的温度和应变率历史效应。实验结果为建立钛合金的本构模型奠定试验基础。     

典型浇注PBX炸药的准静态压缩力学行为

采用定应变压缩试验研究了准静态压缩条件下浇注PBX炸药(浇注型高聚物黏结炸药)的力学行为,测试了典型浇注炸药PBX-1在损伤前、后的性能,获得了炸药的真应力-应变曲线。试验结果表明,浇注PBX炸药在准静态压缩条件下的力学行为分为接触压缩、弹性变形、损伤破坏和应变软化4个阶段。在压缩应变不超过损伤应变时,PBX-1炸药主要以弹性变形为主,屈服强度和屈服应变没有发生明显改变;在压缩应变超过损伤应变后,炸药中黏结剂断裂,颗粒脱黏,发生塑性变形。压缩应变增加至8%后,PBX-1炸药密度降低,残余应变增大;PBX-1炸药的屈服强度为0.6 MPa,屈服应变为10.6%,损伤应变为8%,炸药的损伤应变可以作为强度校核的依据。     

温度、应变率对航空PMMA压缩力学性能的影响研究

本文利用INSTRON试验机和分离式Hopkinson压杆测试了航空有机玻璃在试验温度为299K～373K之间,两种准静态应变率(10-3,10-1 1/s)和一种动态应变率(550 1/s)下的压缩力学行为.试验结果表明:在准静态载荷下,随着温度的升高,材料的弹性模量和流动应力减小,在应变率为10-1 1/s时表现出明显的应变软化行为;在高应变率(550 1/s)下,随着温度的升高,材料的流动应力逐渐减小而破坏应变增大,当温度超过333K时也有应变软化现象发生;在相同温度下,随着应变率的升高,材料的流动应力增大,但破坏应变减小.通过观察变形后试样的形貌,可以认为试样内部的微裂纹是应变软化的主要原因.最后,ZWT粘弹性本构模型被用来对试验数据进行拟合,结果表明该模型能够较好地预测这种材料在应变8%以内的力学行为.     

有机玻璃在宽温度、宽应变率范围压缩性能实验研究

采用分离式Hopkinson压杆实验装置和材料试验机对有机玻璃(PMMA)进行不同温度和不同应变率的压缩实验研究,获得PMMA在-70~120℃温度范围和10-4/s~103/s应变率范围内应力应变曲线,分析应变率和温度对PMMA屈服应力和屈服应变的影响规律。结果表明:屈服应力随温度降低和应变率升高而增大,屈服应变随温度降低而增加;在不同应变率范围内,屈服应变随应变率增加的变化规律较为复杂。在-70~120℃温度范围和低应变率条件下,屈服应力和应变与温度关系可以用线性方程和带指数函数多项式进行描述,在室温条件和应变率为10-4/s~103/s范围内,屈服应力随对数应变率呈双线性关系增加,而屈服应变与应变率的关系较为复杂。     

中应变率加载下云杉各向异性力学行为研究

采用高速加载INSTRON设备对云杉开展100 s-1~102 s-1中应变率压缩实验,研究了材料沿顺纹、横纹径向、弦向、以及径(弦)切面内与顺纹呈15°、30°、45°、60°和75°夹角方向的力学性能。实验表明随着加载方向由顺纹向横纹径(弦)向变化,材料屈服强度逐渐减小,应力-应变曲线塑性流动段由"塑性软化"向"塑性硬化"转变;试件沿不同方向压缩屈服强度表现出较强应变率敏感性。冲击压缩下云杉宏观破坏模式与加载方向相关,沿顺纹方向加载时,试件中部向外膨胀,产生褶皱、纤维屈曲折断;当载荷方向与顺纹夹角逐渐增大时,材料失效模式体现为木材纤维分层滑移、撕裂。采用简化Hill强度理论对中低应变率下云杉空间屈服行为进行了理论描述,不同应变率下云杉空间屈服面为椭圆柱曲面,屈服曲面半径长度随应变率提高而增加。实验与理论分析表明,云杉沿空间不同方向具有各向异性力学特性,屈服强度受应变率和加载方向影响较大,而破坏模式则主要依赖于载荷方向。