Si含量对高硅电工钢热变形与动态再结晶行为的影响

采用Gleeble-3800D热模拟试验机在应变量0. 6、变形温度750～1050℃、应变速率0. 01～1 s-1工艺条件范围内,研究了Fe-(5. 5%、6. 0%、6. 5%) Si高硅电工钢的热变形与动态再结晶行为.采用线性回归方法,建立了三种成分实验钢的流变应力本构方程.计算得到Fe-5. 5%Si、Fe-6. 0%Si和Fe-6. 5%Si高硅电工钢的热变形激活能分别为310. 425、363. 831和422. 162 k J·mol-1,说明Fe-(5. 5%、6. 0%、6. 5%) Si高硅电工钢的热变形激活能随Si质量分数的增加而增大,这使得Fe-(5. 5%、6. 0%、6. 5%) Si高硅电工钢相同条件下的变形抗力随Si含量的升高而增大.采用金相截线法对不同成分和变形条件下实验钢的动态再结晶百分数进行了统计,结果表明:同一热变形条件下,Fe-(5. 5%、6. 0%、6. 5%) Si高硅电工钢的动态再结晶百分数随Si质量分数的升高而减小.本文实验条件下,当变形温度为750～850℃时,Fe-(5. 5%、6. 0%、6. 5%) Si高硅电工钢软化机制主要为动态回复;而变形温度为950～1050℃时,Fe-(5. 5%、6. 0%、6. 5%) Si高硅电工钢软化机制主要为动态再结晶.     

TC11钛合金的流变行为及其半经验本构模型

为了更为精确地预测TC11钛合金热变形过程的流变行为,提高TC11钛合金构件的质量,研究建立TC11钛合金半经验本构模型。通过在880~1 020℃的加热试验,建立TC11钛合金加热温度与β相体积分数的关系。通过热压缩试验研究TC11钛合金在温度为880~1 020℃和应变速率为0.01~10s~(-1)条件下的流变行为,建立Arrhenius方程表示的峰值应力本构方程。综合考虑TC11钛合金热变形过程中的软化机制(动态回复和动态再结晶),以及α/β相转变行为和TC11钛合金流变行为的关系,建立了TC11钛合金半经验本构模型:采用分段函数的形式建立动态回复和动态再结晶机制下的本构方程;引入由β相体积分数表示的修正因子,对TC11钛合金本构方程进行修正。结果表明,采用建立的本构模型得到的TC11钛合金流动应力计算结果与试验数据吻合良好,二者在TC11钛合金相变点以上部分的拟合精度达到96%以上。     

高温结构钢温度-应力耦合本构关系和梁单元的切线刚度方程

钢结构在高温下的强度和变形性能随温度和应力的耦合作用而变化。采用ECCS建议热膨胀系数、屈服强度和弹性模量确定双线性应力-应变曲线方程。高温下结构钢的变形分为瞬态应力变形、瞬态热应变和短期高温蠕变。在此基础上建立了温度—应力耦合本构关系及高温下的钢结构梁单元切线刚度方程,为钢结构的高温(抗火)分析提供合理的依据。     

高温后玄武岩纤维增强混凝土的冲击变形特性

采用φ100分离式霍普金森压杆系统,研究了不同温度作用后玄武岩纤维增强混凝土(BFRC)的冲击变形特性.结果表明:随着温度及加载速率的升高,BFRC的变形破碎程度增大,应力应变曲线表现出塑性特征;同一温度下,BFRC的峰值应变和均值应变随平均应变率的增大而增大,具有明显的应变率相关性;同一加载速率下,随着温度的升高,BFRC的峰值应变和均值应变呈上升趋势,峰值应变的应变率敏感性逐渐增强,但在200℃时,BFRC在较低加载速率作用下的均值应变较常温有所减小;掺入玄武岩纤维可以有效提升高温后BFRC的冲击变形能力,且纤维掺量(体积分数)为0.3％时,BFRC的变形优势最大,但当温度与加载速率较低时,BFRC的均值应变较素混凝土小.     

高温后不同沙漠砂替代率砂浆单轴受压力学性能试验研究

为得到高温后不同沙漠砂替代率砂浆单轴受压力学性能,设置目标温度分别为100,200,300,500,700℃,对高温后不同沙漠砂替代率砂浆进行单轴受压试验,得到应力-应变曲线,分析温度和沙漠砂替代率对砂浆峰值应力、峰值应变、弹性模量、泊松比和质量损失率的影响,建立高温后不同沙漠砂替代率砂浆单参数受压本构方程.试验结果表明:随着温度的升高,不同沙漠砂替代率砂浆表面颜色均经历灰色→泛红→发白的变化过程;随着沙漠砂替代率增加,经历不同温度后砂浆的峰值应力和弹性模量均呈现先增大后减小的变化趋势,沙漠砂替代率为40％时峰值应力和弹性模量达到最大值;随着温度的升高,不同沙漠砂替代率砂浆泊松比呈现先降低后增大的变化趋势.通过回归分析,得到砂浆峰值应力、峰值应变、弹性模量、泊松比与温度、沙漠砂替代率之间的关系方程,并建立高温后不同沙漠砂替代率砂浆单参数受压本构方程,为配制沙漠砂混凝土以及沙漠砂混凝土的工程应用提供理论依据.     

温度、应变率对碳纤维混凝土变形特性的影响

采用自主研制的高温SHPB试验系统,对高温条件下碳纤维混凝土(CFRC)的变形特性进行了试验研究.结果表明:高温下CFRC的动态峰值应变同时存在加载速率强化效应和温度弱化效应.动态极限应变存在加载速率强化效应;同一加载速率下随温度的升高先降低后增大的变化趋势,200℃以前,以温度弱化效应为主,200℃以后,以温度强化效应为主;800℃时的动态极限应变要高于常温时的情况.碳纤维可以有效提高混凝土在不同温度和加载速率下的动态变形能力,当碳纤维体掺量为0.3％时,增幅最大,其次是0.1％CFRC和0.2％CFRC.     

高温后再生混凝土三轴受压本构关系

对高温后再生混凝土圆柱体试件(Ф100×200mm)进行了常规三轴加载试验,获得了高温后再生混凝土应力-应变全过程曲线,拟合了高温后再生混凝土三轴受压本构方程.结果表明:在单向应力下,高温后再生混凝土应力-应变全过程曲线有比较明显的尖峰.随着侧向围压的增加,高温后再生混凝土应力-应变全过程曲线逐渐变得平缓和丰满.高温后再生混凝土三轴受压本构关系曲线变化趋势与普通混凝土类似.所拟合出的高温后再生混凝土三轴受压本构方程能较好拟合试验结果.     

在有压水环境中的混凝土率效应特性研究

随着渗透孔隙水压的增加,混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度逐渐降低,其损失率逐渐增大。本文进行了混凝土处于不同围压值(0、2、5、10 MPa)大小的水环境中和不同应变速率(10-5/s、10-4/s、10-3/s、10-2/s)作用下的常三轴动态抗压试验,对不同水环境下的混凝土峰值应力及应变进行了分析,构建了动态本构模型。研究表明:混凝土的峰值应力与加载速率成正比,峰值应变与加载速率也成正比。在无压水环境下,混凝土的峰值应变和峰值应力都小于无水环境;随着围压的增加,峰值应力逐步增大,峰值应变先增大后减小。混凝土的损伤特性在常三轴压缩状态下,先服从Wei-bull统计分布后服从Lognormal统计分布,由此表明所选损伤本构模型模拟的力学行为有效。     

热力耦合作用下岩石流变模型的本构研究

 高放废物深埋处置和深部采矿中,岩石在温度和应力长时间作用下表现出流变特性。对3种常用的流变元件：弹性元件、黏性元件和塑性元件进行讨论,对其在温度和应力作用的变形特性做了相应的假设,然后基于西原流变模型,得出热力耦合作用下西原模型的蠕变方程、卸载方程和松弛方程,当把温度影响因素去除,方程可退化为只受到载荷作用下西原模型的本构方程。通过这些本构关系可大致预测特定温度变化条件下岩石的流变破坏时间,并得出温度的变化会缩短岩石的流变破坏时间,温度变化率越大,岩石的破坏时间越短,分析认为其量级是相当的,即温度升高变化率每增加一个数量级,破坏时间就缩短一个数量级。这对研究深部岩石流变变形特性具有重要的指导意义。     

PP纤维和钢筋对高温下C60HPC板热应变的影响

通过测试高温下掺与未掺聚丙烯(PP)纤维、有无钢筋网的C60高性能混凝土板内部不同深度处的温度和热应变变化,研究了PP纤维和钢筋网对C60高性能混凝土板高温变形性能的影响.结果表明:C60高性能混凝土板内部各深度处的温度随着加热时间的推移而升高,随着与受热面距离的增加而递减;与高温下未掺纤维但布置钢筋网的钢筋混凝土板升温速率相比,掺加PP纤维可降低钢筋混凝土板的升温速率;高温下混凝土板的热应变随着温度的升高而增大,在相同温度下,距混凝土板底部受热面50 mm处的热应变最大;与高温下未掺纤维但布置钢筋网的钢筋混凝土板热应变相比,掺加PP纤维可降低钢筋混凝土板的热应变,两者在距钢筋混凝土板底部受热面25、50、75 mm处所测的热应变最大差值分别为54、50、36μm/m左右;距底部受热面25 mm时,钢筋混凝土板中钢筋周围混凝土的热应变明显小于无钢筋网混凝土板的热应变,表明钢筋和PP纤维均能降低混凝土在高温下的热应变,改善混凝土的变形性能.