超声冲击对高锰钢辙叉组织与性能的影响

利用超声冲击技术对高锰钢辙叉试样表面进行强化处理。用维氏显微硬度仪测量分析横截面显微硬度分布,用金相显微镜和扫描电镜观察经超声冲击后的组织变化。试验结果表明:经超声冲击处理后,试样表面的显微硬度显著提高,且随冲击功率的提高逐渐增大,随距表面距离的增大而减小;试样表层经超声冲击产生高密度滑移线,随着距表面距离的增大,由多系滑移逐渐过渡到单系滑移,滑移带与基体没有明显界限;试样表面经超声冲击发生剧烈的塑性变形,冲击功率越大,塑性变形越剧烈,变形层越厚。     

循环冲击荷载下轴压对花岗岩动力学特性的影响

为研究循环冲击荷载下轴压对花岗岩动态力学特性的影响,利用改进的动静组合式SHPB装置对5种轴压σ_A(0,30,60,90和120 MPa)下的花岗岩试样进行等幅循环冲击.结果表明:在相同的循环冲击荷载下,试样的总循环冲击次数随轴压的增加呈现先增加后减小的趋势,在σ_A=60 MPa时达到最大.5种轴压下的试样都表现为典型Ⅱ型应力-应变曲线.σ_A=0,30,90和120 MPa下试样的平均应变率和峰值应变随着冲击次数的增加而增加,峰值应力和弹性模量趋势相反,σ_A=0和120 MPa试样的力学参数劣化速率较快;σ_A=60 MPa下试样的平均应变率和峰值应变随着冲击次数的增加呈现先减小后增加的趋势,峰值应力和弹性模量则相反,其动力学参数劣化速率较慢.结合静态压缩声发射能量计数可以发现,当轴压超过起裂应力时,轴压对循环冲击荷载下岩石动力学特性的影响由强化向劣化效应转变.     

不同冲击荷载下花岗岩力学和能量耗散特性

为探究不同冲击荷载条件下花岗岩的动力学特性,采用分离式霍普金森压杆分别对花岗岩试样进行单次和重复冲击荷载试验,并对试样的应力-应变响应、应变率曲线特征、能量耗散特性以及破坏形态进行综合分析.结果表明:单次冲击下,试样动态抗压强度与比能量呈现对数函数关系,试样破坏程度随着比能量的增加而逐渐增大；随着入射波峰值应力的增加,应力-应变曲线峰后段的回弹现象逐渐减弱,应变率曲线呈现出愈加明显的“双峰”特征,其第2波峰逐渐高于第1波峰.重复冲击作用下,当试样未破坏时,应力-应变曲线基本经历弹性加载、损伤演化和峰后回弹3个阶段,当试样经历最后一次冲击时,应力-应变曲线峰后段形状与试样的破坏程度有关.此外,试样破坏时的累积比能量越大,其破坏越严重,应变率曲线由“单峰”逐渐向“双峰”过渡.     

冲击载荷作用下红砂岩土能耗规律试验

选取寻乌南桥-龙川上坪公路路基红砂岩土为试验材料,利用动静组合加载试验装置,研究了红砂岩土峰值应力、吸收能、体积吸收能等与冲击次数和干密度之间的关系.结果表明:随着冲击次数增加,峰值应力呈"缓慢增长-急剧增长-平稳发展"3个发展阶段,拟合关系为logistic函数;随着冲击次数增加,红砂岩土试样的吸收能逐渐增加,且达到一定冲击量时,吸收能有减小趋势,吸收能与冲击次数存在二次函数关系,且相同冲击次数,干密度越大,试样吸收能越大;体积吸收能变化曲线呈S递增型,材料吸收能挤压土体颗粒间孔隙,主要表现为土体颗粒滑移,使土颗粒重新排列,增强了红砂岩土体抵抗外界冲击力;干密度对红砂岩土体积吸收能影响较大.     

重复冲击下高温后橡胶自密实混凝土动态力学性能

混凝土结构在服役期间经常因承受多次冲击荷载作用而发生破坏,其在重复冲击荷载作用下的动态力学特性引起了关注。研究表明掺入橡胶有效的改善了自密实混凝土(SCC)的抗冲击性能,但橡胶自密实混凝土(RSCC)在重复冲击荷载作用下的动态力学特性尚不明确。基于此,采用霍普金森压杆装置(SHPB)开展重复冲击压缩试验,研究RSCC在重复冲击作用下的动态力学特性。本次试验准备橡胶掺量分别为10%、20%和30%的RSCC试样各一组,研究橡胶掺量、高温作用对RSCC重复冲击性能的影响,准备一组普通自密实混凝土(NSCC)作为对照组。试验结果表明：在重复冲击试验中,随着冲击次数的增加,试样峰值应力减小,变形增长。150°C高温作用对NSCC、RSCC重复冲击性能影响小,重复冲击性能与常温试样具有一致性;橡胶的掺入有效改善了NSCC的脆性,减小了冲击荷载在试样内部产生的应力,冲击荷载重复作用次数随着橡胶掺量的增加呈上升趋势,RSCC重复冲击性能优于NSCC。300°C高温作用后,NSCC峰值应力变大,但仍然表现出脆性破坏特征;而RSCC峰值应力变小,抵抗冲击荷载重复作用次数减少,重复冲击性能显著退化,且橡胶掺量越大,性能衰退越显著。此外,在常温与150°C高温工况下,RSCC比NSCC吸收能量能力更强;而300°C高温作用后,RSCC能量吸收性能衰退,累计单位体积吸收能量低于NSCC。     

激光涂层低应力多冲形变分析

通过对带涂层试样的多冲试验，对不同冲击次数下涂层和基体的厚度变化进行对比，发现即使在低于材料屈服极限的冲击应力下，材料也会产生宏观塑性变形。针对实验条件及结果，对此现象产生的原因进行了分析。     

初始应力状态对侧限条件黏土动态压缩过程和力学性能的影响

黏土的初始应力状态对其动力学性质有显著的影响。本文采用长时、分级、高压固结方式模拟了黏土的原始应力赋存环境,采用SHPB实验装置对侧限条件下的高压固结黏土进行应变率范围为200~800 s_^-1的冲击压缩实验,分析了黏土应力记忆效应、应变率效应和动态压缩过程。实验结果表明,黏土的应力历史影响了其动态压缩过程,试样依次经历压实段—线弹性加载段—线性卸载段,在动载下黏土压实段与线弹性加载段应力拐点的均值为3.8 MPa,与先期固结应力4.2 MPa具有相关性,并且压实段应变均值约为试样破坏应变的33%;采用200 mm和300 mm的短子弹进行冲击加载时,黏土试样未发生稳定的塑性变形,分析应力-应变率曲线发现,黏土的压实过程吸收了一部分动载能量,使其无法持续进行动态压缩行为,但进入动态压缩阶段后黏土受子弹长度影响较小;黏土试样动态加卸载段模量随应变率同步增加,但加卸载模量的比值稳定在0.45左右,表明更高的冲击速度没有造成试样进一步的损伤,这与冲击后的宏观破坏现象及塑性变形分析相互印证。实验结果也说明,针对软弱、松散颗粒体材料,高压固结方式为研究其动力学性质提供了一种思路。     

聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料的三轴受压性能试验研究

在6种不同围压条样下,对由不同掺量体积率的聚乙烯醇(PVA)纤维制成的标准圆柱体Φ50 mm×100 mm试样进行常规三轴压缩试验,研究了围压和纤维体积率对试样的峰值应力、峰值应变及本构方程的影响。研究结果表明:在常规三轴受压状态下,随着围压及PVA纤维体积率的增加,试样的峰值应变大于峰值应力,破坏试样所做的功也随之增大,且围压对试样峰值应变及应力的影响程度比纤维体积率大,达到试样峰值应力之后,纤维体积率的影响显著下降。侧向围压对试样的横向变形及裂缝发展有显著的约束效果,应力应变曲线符合过镇海模型。     

船桥碰撞非线性数值仿真研究

为了研究湘江流域典型桥梁船桥碰撞时的撞击力和能量转换过程，为后续大桥的防船撞设计提供参考，以株洲建宁大桥为研究背景，按照实际尺寸建立货船和桥墩模型，并使用ABAQUS有限元软件对其进行非线性动力仿真分析，研究了船桥碰撞过程中，船的撞击速度、吨位和撞击角度对撞击力的影响，以及船的变形情况和船桥碰撞中的能量转化关系。研究结果表明：船撞力峰值和船速存在正相关关系；船舶的吨位越大，撞击力峰值越大并且撞击的时间越长；船的撞击角度与碰撞时间之间没有呈现出明显的规律；船的撞击速度、吨位和撞击角度3种影响因素对船桥碰撞的撞击力和船体变形均有影响，但主要因素还是船速和船的吨位；在碰撞过程中，船的撞击动能基本转化为塑性变形能，船体变形主要集中在船艏碰撞区域，远离碰撞区域的船身部位没有明显的变形。     

地铁列车碰撞非线性动力学特性分析

基于现有的多自由度非线性动力学振动模型,通过MATLAB数值模拟方法,研究了在不同碰撞速度下,六车编组列车的连挂冲击特性.结果表明:车辆连挂碰撞时,随着碰撞速度的增加,距离碰撞分界面越近,缓冲器阻尼消耗的能量、缓冲器最大行程增大率越大;不同位置的车辆可以配置不同容量的缓冲器.     

冲击荷载作用下内嵌泡沫铝耗能节点试验

为吸收爆炸时产生的爆炸能量以及减少建筑物所受到的爆炸荷载,提出一种连接防爆幕墙和建筑物的内嵌泡沫铝新型耗能节点.通过冲击试验对这种节点的耗能性能进行试验研究,探究了泡沫铝填充、折板厚度等参数对此节点构件耗能性能的影响.试验结果表明:冲击过程中泡沫铝填充的耗能节点试件,其受压阶段包括弹性、塑性和致密化阶段,可通过钢折板塑性变形以及泡沫铝受压密实过程实现冲击能量的吸收与消耗,而无泡沫铝填充的节点试件仅依靠折板塑性变形转动耗能.在试验结果基础上,利用LS-DYNA有限元软件建立了耗能节点构件的精细化有限元模型,并对冲击试验结果进行了验证,得到了吻合程度较好的力-位移曲线.试验和有限元分析表明,内嵌泡沫铝新型节点构件耗能性能优良,泡沫铝填充可以明显改善此类耗能节点的耗能性能.     

900 MPa级高强钢应变疲劳行为研究

通过应变控制疲劳试验,对1种900MPa级高强钢的循环软硬化行为、循环应变机制及塑性应变能与循环软化的关系进行研究.结果表明：试样的循环软硬化行为随应变幅增加而发生改变,应变幅低于0.3％时,试样主要发生弹性变形,循环行为表现为循环稳定,应变幅为0.4％时,试样的变形行为由弹性变形为主过渡到塑性变形为主,循环行为由循环稳定过渡为循环软化,应变幅高于0.6％时,试样主要发生塑性变形,循环行为表现为循环软化;试样的塑性应变能密度受应变幅的影响且具有循环相关性,应变幅高于0.6％时,试样的塑性应变能密度较高,但随周次变化较小,应变幅低于0.4％时,试样的塑性应变能密度较小,但随周次变化较大;试样的循环软化率随塑性应变能吸收量的增加而提高.     

压痕诱导Zr65Al7.5Ni10Cu12.5Ag5非晶合金晶化动力学研究

利用X射线衍射仪(XRD),高分辨透射电镜(HRTEM)对Zr65Al7.5Ni10Cu12.5Ag5非晶合金Vickers压痕的微观结构变化进行了研究.在压头棱下方和压头尖端下方区域分别观察到了微米和纳米尺寸的晶粒析出.结合有限元模拟,分析了压应力对晶化过程中形核及晶核长大的影响.在压应力最大的尖端区域形核激活能最小,形核速率最大,需要的晶核长大激活能也最大.压应力越小形核速率越小,需要的晶核长大激活能越小.应力是影响非晶合金在塑性变形过程中发生晶化的动力学因素之一.     

高速锤击体积变形过程的有限元分析

为了研究金属高速锤击变形过程,基于连续介质力学,开发了弹塑性动力显式有限元程序,在平衡方程中引入惯性力来考虑高速变形中惯性效应的影响,同时根据能量原理计算变形期间的锤头速度.使用开发的程序对OF-HC铜块体的高速锤击变形过程进行有限元分析,研究试样构形、质点位移和内部等效塑性应变分布规律,并与未考虑惯性效应的静态模拟结果进行对比.利用所开发的程序分析了高速锤击变形过程中锤头速度、工件变形能和锤击载荷的变化规律.研究结果表明,高速锤击时受惯性力的影响,变形集中于试样上部;由于应力波传播,变形初期下模载荷滞后于上模.这说明所开发的有限元程序能够模拟金属高速锤击变形过程.     

应变强化奥氏体不锈钢焊接接头冲击试验研究

为了研究9%应变强化工艺对焊接接头冲击性能的影响,给应变强化奥氏体不锈钢焊接接头冲击试验指标的制定提供依据,以奥氏体不锈钢S30408为研究材料,对9%应变强化前、后焊接接头焊缝区和热影响区的标准尺寸和5mm厚小尺寸夏比V型缺口试样进行-196℃低温冲击试验.研究结果表明:9%应变强化对冲击功与侧向膨胀量在统计学上无影响;试样的冲击功与侧向膨胀量均保持线性关系,且线性关系在应变强化前、后在统计学上无明显差异;除焊缝区标准试样外,其余试样在冲击功满足指标要求时,对应的侧向膨胀量也能满足指标要求;应变强化前、后小尺寸试样冲击功与标准尺寸试样冲击功比值在焊缝区内均大于0.5,在热影响区内均等于0.5.     

滚石冲击闭孔泡沫铝夹芯板耗能缓冲机理研究

在棚洞顶部铺设一定厚度砂土垫层可起到有效的耗能缓冲作用,不同厚度的砂土垫层耗能缓冲效果差异较大,如何量化砂土垫层厚度成为棚洞结构设计的关键问题之一。以实际棚洞结构为原型,采用动力有限元对滚石冲击砂土垫层进行数值仿真计算,分析不同冲击能量下多组砂土垫层厚度组合的动力响应及耗能缓冲机理。结果表明：低冲击能量下,改变砂土垫层厚度对滚石冲击力影响不大,而高冲击能量下,不同厚度砂土垫层的吸能减震效果有显著差异;增大砂土垫层厚度可有效的减弱滚石冲击对棚洞钢筋混凝土顶板造成的变形影响,但同时会增加结构自重,通过计算,可以得到最优化的垫层厚度,兼顾经济合理性和结构可靠性。研究成果将为滚石多发区棚洞结构砂土垫层的设计提供理论依据。     

Impact properties of engineered cementitious composites with high volume fly ash using SHPB test

The split Hopkinson pressure bar (SHPB) testing with diameter 40 mm was used to investigate the dynamic mechanical properties of engineered cementitious composites (ECCs) with different fly ash content. The basic properties including deformation, energy absorption capacity, strain-stress relationship and failure patterns were discussed. The ECCs showed strain-rate dependency and kept better plastic flow during impact process compared with reactive powder concrete (RPC) and concrete, but the critical compressive strength was lower than that of RPC and concrete. The bridging effect of PVA fiber and addition of fly ash can significantly improve the deformation and energy absorption capacities of ECCs. With the increase of fly ash content in ECCs, the static and dynamic compressive strength lowered and the dynamic increase factor enhanced. Therefore, to meet different engineering needs, the content of fly ash can be an important index to control the static and dynamic mechanical properties of ECCs.     

单轴加卸载条件下岩盐变形过程能量和声发射特征研究 （研究生论坛）

利用 MTS815 Flex Test GT 岩石力学试验系统及声发射(AE)实时监测系统,对取自平顶山和淮安两处矿井的纯盐岩进行了单抽加卸载试验,得到了岩盐的应力-应变加卸载曲线、声发射振铃计数率和能量率曲线,并且从能量与声发射的角度研究了纯岩盐变形破坏过程的基本特征。通过研究表明,岩盐单轴加卸载条件下,弹性变形阶段很短,屈服过程产生很大的塑形变形,且峰后的变形过程没有应力的急剧下降,整个实验过程中加卸、载之间滞回环面积很微小。在整个实验过程中,弹性应变能占的比例非常的小;盐岩单轴加卸载变形破坏过程中,其耗散能随应变一直增加,且增长率递增,而当应力接近峰值时,增长率趋于恒定,耗散能曲线开始呈线性增长;弹性应变能在峰前一直增加,且增长率递减,在峰值处达到最大值,峰后开始下降。岩盐在试验初始阶段振铃计数率与能量率便大量产生,而后在屈服阶段呈现下降进入稳定发展期,直到峰值处,出现一个累计振铃计数和累计能量曲线的拐点,峰后以一个更高的速率稳定地且呈现阶梯状发展。本文对于盐岩储气库的水溶开挖和采气过程中逐渐卸载的应力环境施工过程有一定的实际指导意义。     

Failure analysis of wear of main clutch separating ring of heavy vehicles

The severe wear of separating ring is considered to be a main reason which leads to the improper declutch of the main clutch of heavy vehicles. The wear mechanism of the separating ring is not well understood. Scanning electron microscopy and transmission electron microscopy were employed to analyze the surface features and dislocation characteristics of the separating ring. The typical features of furrows and rolled tongue-like metal were found on the surface of separating ring by scanning electron microscopy observation, which can be considered as a major indi cation of the grain-abrasion. A zone of high density dislocation was noted on the subsurface of the separating ring by transmission electron microscopy observation, which implies the contribution of the severe impact on the surface of the separating ring in the wear process. The influences of the structure of the separating ring, the service condition and the in-service stress distribution on the wear behavior, were also analyzed. The results show that the failure of separating ring results from the impact wear and grain-abrasion together with the plastic deformation.