X射线法测量锗单晶的应力

采用Hiroshi Suzuki等人提出的新的单晶应力测量原理,结合不对称布拉格衍射技术,对锗单晶的应力进行了测量。这种方法的优点在于利用多组试验数据求解多元线性回归方程,从而消除了一般单晶应变测定方法中无应变状态下晶面间距不准确对结果所带来的影响。该法可以推广应用于其他单晶体的应力测量和高织构取向材料的X射线应力测量。     

边缘定位胶焊接头的应力应变分布和强度研究

采用强塑性有限元分析和试验研究方法,考察了焊点间距对两种搭接区边缘定位胶焊接头中应力应变分布及接头强度的影响。结果表明：两种接头中两焊点处的应力应变分布基本相同;采用环氧树脂基胶粘剂时,应力变主要分布在搭接区边缘,改变焊点间距基本不影响接头搭接区边缘处的应力应变值;     

焊点间距对胶焊接头应力应变分布和强度的影响

采用数值分析和试验研究方法考察了焊点间距对两种胶焊中应力应变分布和接头强度的影响。结果表明,高弹性模量胶粘剂胶焊接头中,增大焊点间距,焊点就三小耐的妆区边缘胶层中的应力应变略有增大,低弹性模量释粘剂胶焊接头中,焊点应力集中程度和搭接区边缘胶层中的剪应变值都随焊点间距的增加而增大,增加焊点间距,两种接头的胶层中度都将降低。试验所得接头断裂时的名义应力随焊点间距的增加而略有减小,与计算结果吻合良好。     

正交铺设陶瓷基复合材料单轴拉伸行为

采用细观力学方法对正交铺设陶瓷基复合材料单轴拉伸应力-应变行为进行了研究。采用剪滞模型分析了复合材料出现损伤时的细观应力场。采用断裂力学方法、 临界基体应变能准则、 应变能释放率准则及Curtin统计模型4种单一失效模型确定了90°铺层横向裂纹间距、 0°铺层基体裂纹间距、 纤维/基体界面脱粘长度和纤维失效体积分数。将剪滞模型与4种单一损伤模型结合, 对各损伤阶段应力-应变曲线进行了模拟, 建立了复合材料强韧性预测模型。与室温下正交铺设陶瓷基复合材料单轴拉伸应力-应变曲线进行了对比, 各个损伤阶段的应力-应变、 失效强度及应变与试验数据吻合较好。分析了90°铺层横向断裂能、 0°铺层纤维/基体界面剪应力、 界面脱粘能、 纤维Weibull模量对复合材料损伤及拉伸应力-应变曲线的影响。      

10CrNi8MoV钢的拉伸塑性应变物理本构模型

研究了10CrNi8MoV钢不同温度和应变速率下的拉伸应力-应变曲线。根据位错动力学将流变应力分解为热激活应力和非热激活应力,忽略粘拽阻力的影响。通过对塑性变形过程的分析,在Kocks热激活方程中引入位错间距演化函数,并用线性强化模型描述非热激活应力的变化,建立了10CrNi8MoV钢的物理本构模型。该模型对10CrNi8MoV钢在低应变速率和较宽的温度范围内的塑性变形行为有较好的描述结果。      

聚碳酸酯熔体挤压流变研究

鉴于现有流变仪不能直接表征挤压过程的应力-应变关系,本工作设计了恒定接触面积模式平板挤压流动装置,通过测量上平板压力及移动位移来表征熔体的流变特征,再通过理论建模和数值计算分别研究了幂律模型、PTT模型和XPP模型表征挤压过程的准确性。结果表明:聚碳酸酯熔体挤压应力随应变的增加而增大,当熔体温度降低、挤压速率升高时,挤压应力随应变表现出三段分布,而初始挤压间距不影响应力应变分布模式,仅仅影响挤压应力的大小;黏弹本构模型可以预测出挤压应力的变化趋势,其中XPP模型的预测值更接近实验结果。     

基体局部软化对纤维/环氧树脂复合材料力学行为影响的数值分析

聚合物基体的变形局部化在复合材料破坏过程中起着重要作用。采用有限元分析方法, 借助用户材料子程序(UMAT), 描述了具有应变软化特点的高聚物弹塑性的本构关系, 研究了纤维/环氧树脂复合材料在拉伸破坏过程中基体局部变形的演化规律, 分析了基体的局部应变软化对纤维/环氧树脂复合材料应力的影响。结果表明: 纤维的应力分布及基体的塑性变形具有不均匀性; 基体局部变形降低了邻近断点的完好纤维的应力集中程度; 随着纤维间距的增加, 邻近断点的完好纤维的应力集中区域变宽, 而且应力集中程度降低。     

压电复合材料的共线周期性裂纹平面问题的电弹性场分析

利用复变函数知识、半逆解法及待定系数法, 研究了压电复合材料的共线周期性裂纹问题, 给出了在电不可渗透边界条件下的应力、电位移、应力强度因子、电位移强度因子和机械应变能释放率的解析解。当裂纹间距趋于无穷时, 共线周期性裂纹退化为一条单裂纹, 得到了压电复合材料一条单裂纹的结果。通过数值算例讨论了共线周期性裂纹的裂纹长度、裂纹间距和机电载荷对机械应变能释放率的影响规律。结果表明, 机械应变能释放率随着共线周期性裂纹的裂纹长度、共线周期性裂纹的裂纹间距、机械载荷和正电场的增大而增大, 随着负电场的增大而减小。     

纳米锐钛矿相二氧化钛中的晶格畸变

借助精确的X射线衍射(XRD)测量,对不同晶粒度纳米锐钛矿相二氧化钛(n-A-TiO2)样品的晶粒微结构进行了细致研究,给出了标明晶面指数(hkl)和晶面间距dhkl值的系列XRD谱,并得到了晶面间距、晶格常数、轴比、晶胞体积等参数数值及其相对常规粗晶的变化情况,从而初步揭示出该样品晶粒微结构的尺寸效应.作者首次发现,纳米锐钛矿相二氧化钛样品中存在着非单调的备向异性晶格畸变.     

锐钛矿TiO2纳米晶体的微结构尺寸效应

对制备条件相同、晶粒度不同的锐钛矿TiO2 纳米晶体 (n A TiO2 )样品之晶粒微结构进行了细致的X射线衍射(XRD)研究 ,给出了标明晶面指数 (hkl)和晶面间距 (dhkl)值的系列XRD谱 ,并得到了晶面间距、晶格常数、轴比、晶胞体积等参数数值及其相对常规粗晶的变化情况 ,从而初步揭示出该样品晶粒微结构随粒度的变化情况。发现了锐钛矿TiO2 纳米晶体样品中存在着单调的各向异性微结构尺寸效应     

预应力钢绞线网加固混凝土圆柱的轴压性能

开发了一种预应力钢绞线(钢丝绳)网加固混凝土柱新技术, 对24根预应力加固混凝土圆柱和2根未加固对比柱进行了试验, 研究在单调轴向荷载作用下, 钢绞线间距、预应力水平对混凝土柱加固效果的影响。试验结果表明:较对比柱, 预应力加固柱的轴向峰值应力和应变最大提高幅度为83%和95%, 加固效果随预应力水平的提高而提高;随钢绞线间距的减小, 加固效果大幅度提高;钢绞线间距对加固效果的影响大于预应力水平的影响。建立了预应力钢绞线加固混凝土柱峰值应力和应变计算式, 提出了两种应力-应变全曲线关系模型, 计算结果与试验吻合良好, 可为相关研究提供理论支持。预应力钢绞线网加固混凝土柱技术是一种主动、高效、无损加固新技术, 具有推广和应用价值。     

PAN基碳化纤维制备过程中纤维的晶态结构研究

采用X射线二维衍射图像和面扫描法对PAN碳化纤维制备过程中各阶段纤维进行了结构表征,揭示了干喷湿纺原丝在预氧化和碳化阶段各纤维晶区取向和晶态结构的差异。结果表明,利用赤道方向二维衍射图,可直观地观察到各纤维在不同阶段取向度以及结晶度的演变规律。与原丝相比,205℃预氧化纤维的取向度、晶粒尺寸以及结晶度都增大,晶面间距无明显变化。235℃预氧化纤维的取向度、晶粒尺寸以及结晶度都减小,晶面间距增大。与原丝以及预氧化纤维相比,碳化阶段纤维的取向度、晶粒尺寸、结晶度以及晶面间距都明显减小。     

单晶材料X射线应力测定原理与方法

结合单晶X射线应力测定基本原理,通过必要的理论分析,对现有单晶应力测定方法进行必要的改进和优化。基于工程实际应用需要,精简了单晶应力测定步骤并拓宽其应用范围,即不需要事先精确已知200,只需改变空间方位角驴和驴,再通过多元线形回归分析方法即可计算出各应力分量。最后给出了单晶应力测定的典型实例,即对同一部位重复测定应力,证实测量误差不超过±20MPa,说明该方法具有较高的测量精度和可靠性。     

压痕应变法测量残余应力的不确定度分析

压痕应变法是近期出现的一种非常有价值的(焊接)残余应力测量技术,它具有无损、快捷、精确、成本低等特点。采用该技术测量残余应力时的误差大小或不确定度分析是人们关注的问题之一。应用B类评定法对采用该技术测量Q345低合金钢中焊接残余应力的不确定度进行了详尽分析,结果表明,应力相对不确定度的大小主要决定于应变的绝对值,低应变情况下的相对不确定度主要由重复性试验的应变不确定度决定。一般情况下,应力的标准不确定度数值为20～30MPa。     

冲击压缩载荷作用下杨木的力学性能研究

通过SHPB动态压缩实验,对杨木在高应变率条件下的力学特性进行了研究。基于一维应力波理论的分析表明,尽管杨木相比于金属压杆具有较低的波阻抗,其SHPB动态压缩实验中试样两端的应力均匀性条件仍可以得到满足,而不需要进行入射波整形。通过在透射杆上使用半导体应变片,可以获得具有较高信噪比的透射波信号。结合杨木的准静态实验结果发现,其应力-应变曲线具有多孔材料的典型特征。轴向试样具有Ⅱ型吸能结构特征,失效应力和平台应力都具有应变率敏感性,其平台应力的敏感性稍弱;弦向试样具有Ⅰ型吸能结构特征,没有明显的失效强度,其平台应力具有应变率敏感性,与通常的Ⅰ型吸能结构相比存在一定差异。通过对实验数据的拟合,发现应变率对杨木失效强度的影响符合对数率。     

QT800-2材料应变疲劳特性研究

对QT800－2材料进行了低循环疲劳试验研究，在控制余应变幅的条件下，测定了循环应力－应变曲线，给出了循环应力－应变关系式，对ε-Nf曲线分别采用均值，中值，对数均值进行了处理，得到其应变疲劳性能。     

围压对Ⅱ型CA砂浆力学性能的影响

对不同围压下的CRTS-Ⅱ型CA砂浆进行了三轴压缩试验,并测定CA砂浆的应力应变曲线。分析了峰值应力、峰值应变、残余强度及弹性模量随围压的变化规律,并对其进行线性拟合。结果表明,随着围压的增大,应力应变曲线峰值处逐渐平缓;峰值应力、峰值应变及残余强度逐渐变大,弹性模量基本不变;CA砂浆试件破坏时的裂缝与轴线的夹角逐渐增大。     

基于BP神经网络的AZ31镁合金加工图参数优化

基于Gleeble-1500热模拟机测定的AZ31镁合金热压缩实验数据,通过BP神经网络对数据进行训练,建立了流变应力与应变、应变速率和温度相对应的预测模型,采用该模型的预测数据构造了AZ31的加工图。结果表明:AZ31流变失稳区分布在低温高应变速率区和中温较低应变速率区,当温度为340~440℃、应变速率为0.01~0.02s-1时功率耗散因子较大,为加工性较好的区域;利用经过训练的神经网络模型,流变应力的网络预测值与实验值能够很好地吻合,其最大相对误差为6.67%;不同变形条件绘制的加工图表明AZ31是应变不敏感、但对温度和应变速率敏感的材料。     

晶格畸变对VO_2相变温度的影响

采用高功率脉冲磁控溅射在石英玻璃基片上成功制备了具有明显金属-绝缘体转变特性的多晶VO_2薄膜,其最低相变温度仅为32℃。X射线衍射结果表明沉积薄膜的晶体结构均为存在明显晶格畸变的VO_2(M),且薄膜(011)晶面间距越接近相变后VO_2(R)(110)晶面的晶面间距,相变温度越低。根据试验结果,利用从头算分子动力学分别对VO_2金属-绝缘体相变过程的晶体结构与态密度演化规律进行了研究。结果表明:随计算温度升高,不同(011)晶面间距绝缘态超胞的晶体结构均逐渐由VO_2(M)向VO_2(R)转变,同时伴随着禁带宽度的逐渐降低,最终转变为费米能级完全被电子占据的金属态;初始VO_2(M)超胞(011)面的晶面间距与相变后VO_2(R)(110)面的晶面间距之差越小,费米能级附近的禁带宽度也越小,这可能是导致VO_2金属-绝缘体转变温度降低的本质物理原因。     

角度分散法中子衍射应力测试技术的应用

由于中子具有较高的穿透能力,利用中子衍射容易获得块状试样内部特定位置的三维点阵面间距,从而实现应变/应力分布的较准确评价。首先介绍了各种应力测试技术的研究现状以及角度分散法中子衍射应力测试技术的基本原理;然后结合冲压成型试样的强度评价、复层钢板拉伸变形后的残余应变评价以及负荷条件下钢筋混凝土中钢筋的应力分布等中子衍射典型试验研究,说明角度分散法中子衍射应力测试技术在国外已广泛应用于工程结构件与材料内部应力的定量研究;最后展望了角度分散法中子衍射应力测试技术在国内的研究前景。