高应变率下混凝土准一维大变形压缩实验研究

为研究C30混凝土动态大变形力学性能,设计开展了准一维应变动态大变形分离式霍普金森压杆(SHPB)实验,获得了C30混凝土材料在200~530/s应变速率下的应力-应变曲线。同时为了进行比较,利用MTS810实验机进行了准静态大变形压缩实验。实验结果表明:在有被动围压的实验情况下,混凝土呈现出显著的弹塑性力学行为,这与混凝土单轴压缩时表现出弹脆性力学行为明显不同;混凝土在动态大变形压缩时也表现出了应变率敏感的特性,同时由于应变率效应及外围钢套提供约束效应,混凝土动态压缩时应力峰值相对其静态单轴压缩强度值显著增大。     

镀铜钢纤维高强混凝土力学性能静力试验研究

在高强混凝土中分别掺加0．5％、1．0％、1．5％的镀铜钢纤维,通过试验研究不同掺量条件下,镀铜钢纤维对高强混凝土破坏形态的改善作用及对抗压强度、抗折强度等基本力学性能的影响规律;研究表明：镀铜钢纤维的加入有效地改善了混凝土在高荷载下的脆性破坏特征,提高了塑性变形能力;随着钢纤维掺量的增加,抗压强度及抗折强度均得到提高,抗压强度的提高幅度更为显著;为了分析钢纤维掺量更大条件下高强混凝土抗压及抗折强度的变化趋势,分别建立了抗压及抗折强度的预测公式,发现预测值与试验值吻合较好。     

高铜超纯铁素体不锈钢热变形行为研究

为研究高铜超纯铁素体不锈钢(21Cr-1.5Cu)热加工过程中变形温度和应变率对热变形行为影响,在变形温度为950、1000、1050、1100、1150、1200℃,应变率为0.01、0.1、1、10 s-1条件下对其进行热变形试验.结果表明:试验钢热变形方程为ε.=5.81×1013sinh(ασ)4.6825exp(-323000/RT).热加工图中流变失稳区主要有3处:变形温度为950～1060℃,应变率为0.15～1.1 s-1;变形温度为1050～1080℃,应变率为3～10 s-1;变形温度为1130～1180℃,应变率为1～10 s-1.分析可知,变形温度为1075～1200℃,变形率为0.01～0.1 s-1最适合热加工,能耗率达40％以上,且应变量增加,失稳区增大.     

应变率相关的混凝土连续损伤本构模型

针对混凝土在爆炸和高速撞击、侵彻等典型动态加载下的响应问题,在开发动态本构模型方面做了相应研究,自行开发了适合描述混凝土大变形、高应变率、高压加载响应的计算本构模型--混凝土率相关连续损伤模型(RDCDMC),并将其引入三维动力有限元程序LS-DYNA.模型在考虑混凝土的损伤(包括拉、压损伤)、应变率效应及破坏模式的完备性方面有所进步.模型的可行性和有效性在相关的数值模拟工作中得到了检验.     

(CoCrFeMnNi)p/Ti复合材料变形损伤行为研究

用真空热压烧结制备体积分数为7％的(CoCrFeMnNi)p/Ti复合材料.将试验研究与数值模拟结合,研究(CoCrF-eMnNi)p/Ti复合材料变形损伤行为.结果表明:真空热压烧结后的复合材料中无新相生成,界面结合较好.高熵合金颗粒提高了复合材料压缩性能,抗压强度达1773 MPa.有限元模拟发现,颗粒位置对基体变形存在一定作用,相邻颗粒间基体的应力及应变大于颗粒周围基体.界面最先达到应力应变临界值,随后萌生裂纹,发生损伤.不完整颗粒界面比球形颗粒界面更易损伤.     

大直径SHPB系统角闪岩的冲击动力试验

采用大直径分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,在波形整形技术试验的基础上,对不同厚度的圆柱形角闪岩试件在冲击压缩过程中的应力均匀性进行分析,确定了岩石试件的最佳尺寸;对角闪岩在高应变率下的动态力学性能进行试验;分析了其应力应变曲线的力学特性;并从岩石材料微观结构的角度对角闪岩动态抗压强度、破坏形态和能量耗散随应变率的变化规律进行了研究。结果表明,在较低应变率下,角闪岩试件的动态压缩破坏呈显著的轴向劈裂破坏模式;在较高应变率下,试件破坏呈现压碎破坏模式;角闪岩的比能量吸收值与应变率.ε呈线性关系,而动态抗压强度增长因子η(即动态抗压强度)与.ε1/3成线性关系。     

中应变率下纯铜强迫剪切行为的研究

沿退火纯铜板材法向取帽型试样,用万能试验机在中应变率(1s-1)下对其进行压缩试验.借助金相显微、电子背散射衍射(EBSD)技术、显微硬度测试等手段,研究不同变形纯铜强迫剪切变形行为特征.结果表明:在中应变率下,试样力学响应加工硬化明显.变形主要集中在帽形试样两端的豁口连接处,且出现裂纹,并形成两端向中部扩展趋势.随变形量增加,剪切区域内部的晶粒首先沿剪切方向被拉长,随后破碎成等轴细晶,小角度晶界占比率逐步降低,越靠近剪切带,硬度越高,带内硬度明显高于带外.剪切带内晶体择优取向明显,且不同变形量样品的织构特征类似.     

钢丝网-钢纤维增强活性粉末混凝土力学性能试验研究

研究钢丝网、钢纤维对活性粉末混凝土( RPC)的增强作用。对所设计的不同钢纤维掺量的钢丝网一钢纤维增强RPC试件，测试分析其抗弯、抗压、劈裂抗拉和抗冲击强度。试验结果表明：在钢丝网中加入钢纤维可以有效的提高钢丝网RPC的各项力学性能指标；钢丝网一钢纤维增强RPC中钢纤维的最佳掺量体积比例为2%.     

一种基于围压和应变率效应的动态本构模型在钢纤维混凝土中的应用

采用Φ75 mm大口径分离式霍普金森压杆装置对钢纤维体积率分别为0%、0.75%、1.50%的混凝土试件进行动态性能实验,得到了不同钢纤维含量及不同应变率下材料的应力-应变全曲线。实验结果表明,钢纤维的加入增强了混凝土的韧性,并且随着纤维含量及应变率的增加,钢纤维混凝土材料的峰值应变和峰值应力都随之提高。以此实验为基础提出了一种基于含围压和应变率效应的动态本构模型,并对实验曲线进行了拟合,取得了良好的拟合效果。结果表明所提本构模型是合理的,具有良好的应用价值。     

钛合金TC6等温锻造时的高流动应力和显微组织演变分析

通过热压实验确定了钛合金TC6等温变形时的温度升高和真应力应变曲线。实验条件：变形温度800℃～1040℃,应变速率0．001s^-1～50s^-1,变形量30％～50％。实验结果表明钛合金TC6的流动应力变化主要取决于工艺参数的变化,尤其是变形温度和应变速率。该合金的最大应力和稳定应力有着相同的特性,即随着应变速率的增大和变形温度的降低而增加。等温锻造时,微组织特性——体积分数、晶粒尺寸、原始α晶粒排列是随着温度、变形量和应变速率的变化而变化的。     

浇注PBX炸药的准静态压缩力学性能

利用材料实验机进行了PBX-1炸药准静态压缩实验,获得PBX-1炸药真应力——应变曲线和表观应力——应变曲线,分析了应变速率和温度对炸药力学性能的影响。结果表明:与表观应力——应变曲线相比,真应力——应变曲线所测的抗压强度值下降了0.09MPa,屈服应变也降低了0.8%,ε=7%时压缩模量降低了1.0MPa。PBX-1炸药的抗压强度随着应变速率增加而增高,随温度的增高而降低;屈服应变并没有随应变速率和温度发生变化。PBX-1炸药在71℃固化75d内,抗压强度没有随时间降低。     

流变铸造法制备SiC_p／Zn基复合材料的研究

采用流变铸造法制备了ＳｉＣｐ／Ｚｎ基复合材料，对该材料进行了弯曲强度、冲击韧性、压缩强度、硬度及耐磨性等性能试验，结果表明：ＳｉＣｐ的加入，使锌合金的压缩强度、室温和高温硬度以及耐磨性明显提高，其弯曲强度略有降低，而其冲击韧性下降３～５倍。最后还讨论了颗粒含量、颗粒直径以及基体特性对该复合材料性能的影响。     

钨丝增强锆基非晶合金复合材料动态变形特征研究

利用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,对体积分数为60%和80%的钨丝增强锆基非晶合金复合材料进行了动态压缩实验,采用 X 射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究了复合材料的原始组织以及动态变形特征和断口形貌。结果表明:在动态压缩载荷作用下,W 丝/Zr 基非晶复合材料没有明显的屈服现象即发生断裂;试样的动态压缩强度随着钨丝体积分数的增加而增加,体现了钨丝增强体对复合材料显著的强化作用;试样发生剪切断裂和纵向劈裂,在变形过程中钨丝发生劈裂并有屈曲失稳和翘起,非晶基体表现为软化后的脉状花样和脊状形貌,钨丝体积分数的不同,复合材料呈现出不同的断口特征。     

防弹玻璃动态力学响应规律及抗弹性能研究

采用霍普金森压杆对防弹玻璃进行动态压缩实验,分析其破坏机理和防护机理,并通过靶试试验研究PVB夹层防弹玻璃的抗弹性能。结果表明：玻璃的压缩强度随应变率的增加而增大,但压缩失效应变随应变率的增大而减小;胶层可以有效提高玻璃的动态失效应变,使玻璃的吸能能力大幅提高;玻璃的动态强度随试样厚度的增加而提高,动态失效应变随试样的横截面积的增加而升高;玻璃在冲击载荷下出现大量裂纹并粉碎破坏,需要消耗大量能量作为表面能,从而能够有效消耗子弹的能量;PVB夹层防弹玻璃具有较强的防弹性能,且当迎弹层较厚时弹坑深度较浅。     

不同强度混凝土及钢筋对钢筋混凝土柱抗爆性能的影响

以钢筋混凝土（RC）柱在爆炸载荷作用下的毁伤和防护为背景,研究新型材料超高性能混凝土（UHPC）、高强混凝土（HSC）和高强钢筋（HSS）对RC柱在近距离爆炸载荷作用下的动态响应。利用有限元显式动力分析软件LS-DYNA建立RC柱三维有限元模型,该模型运用光滑粒子流体动力学方法考虑了压缩碎裂和震塌局部效应。通过实验验证数值仿真算法、材料模型和参数的正确性,详细研究了UHPC、HSC和HSS对RC柱抗爆性能的影响。结果表明：相同比例距离0.8 m/kg^1/3 下,与低强度混凝土柱（抗压强度30 MPa）和HSC柱（抗压强度80 MPa）相比,抗压强度140 MPa UHPC柱承受的最大梯恩梯药量提高10倍;HSS与UHPC组合增加了柱的脆性,RC柱更易发生剪切破坏。     

玄武岩纤维增强镁合金复合材料的制备

采用化学镀铜和未镀铜的玄武岩纤维为增强体、镁合金粉末为基体,用粉末冶金法制备了玄武岩纤维增强复合材料。借助扫描电镜表征玄武岩纤维表面和复合材料的微观形貌,并测试其压缩强度。结果表明:玄武岩纤维化学镀铜处理,覆盖了一层致密均匀且没有裂纹的镀层;镀铜纤维增强复合材料的组织致密,无明显微孔、微裂纹等缺陷,提高了纤维与镁合金基体之间的浸润性,复合材料的力学特性得到提高;在实验范围内,复合材料的压缩强度随镀铜纤维的含量增加而增加,体积分数为15%时,复合材料压缩强度最高。     

增强相体积分数对非晶复合材料穿甲威力的影响

用靶试研究不同增强相体积分数的非晶复合材料弹芯穿甲威力。结果表明:随增强相体积分数由65%增至70%、75%、88%(密排),非晶复合材料密度从14.8 g/cm³增至15.5、16.1、17.1 g/cm³,动态压缩强度从2842 MPa增至3013、3098 MPa,后降至3000 MPa,非晶复合材料弹芯的平均穿深由57.8 cm增至58.7、61.8、69.7 cm。提高增强相体积分数有利于提高弹芯的穿甲稳定性、穿甲速度,使弹芯穿甲威力增大。     

退火工艺对钨丝/锆基非晶合金复合材料动态力学性能及断裂模式的影响

研究了体积含量为60％的钨丝/锆基复合材料在经过退火处理后,材料的应力-应变响应和动态断裂特征以及断口形貌。利用Hopkingson压杆冲击加载装置和扫描电镜(SEM)以及X射线衍射仪(XRD),对Φ5mm×5mm的圆柱形试样进行了相关研究。研究表明,钨丝体积含量为60％的钨丝/锆基复合材料在经过退火处理后,非晶基体出现了明显的晶化现象;材料在退火后动态压缩强度比退火前有明显降低;退火后非晶基体断口形貌由退火前的完全的脉络花样转变为河流花样和脉络花样混合模式;经过动态冲击后,钨丝的断裂模式在退火前后变化大。     

聚碳酸酯冲击力学响应规律及防暴性能研究

对聚碳酸酯的冲击力学性能进行研究,分析其破坏和防护机理,并对防暴性能进行研究。结果表明:聚碳酸酯的压缩应力-应变曲线分为弹性区和屈服区;聚碳酸酯表现出明显的应变率强化效应,其压缩强度和吸能能力随着应变率的增加而增大;低温条件下聚碳酸酯冲击韧性大幅下降,出现脆性断裂,防暴能力有所下降;聚碳酸酯的冲击韧性较好,在受到冲击时可以发生变形并吸收冲击能量,且冲击失效应变较大,因此可以很好地应用在防暴领域。