FeCrNi奥氏体不锈钢失效评定曲线研究

静拉伸试验结果表明：FeCrNi奥氏体不锈钢塑性良好,无明显屈服平台,但应力—应变关系与Ramberg-Osgood式吻合度不高,宜采用Ainsworth法基于材料应力应变构建失效评定曲线。按SINTAP标准中Option3技术路线,应用ExpAssoc指数型函数拟合真应力—应变数据,计算获得相应失效评定曲线,与两类国际通用失效评定曲线比较分析结果可知：三类失效评定曲线有区段重叠,若塑性截止线选取小于1.39,欧洲SINTAP给出通用失效评定曲线具有包络性和保守性,可用于工程评定,偏于安全。     

金属延性断裂过程仿真与损伤破坏准则应用

在均质材料损伤破坏准则的理论应用研究基础上,对典型金属构件的非线性载荷—位移响应及其延性断裂过程进行数值仿真研究,发现常规工程数值计算中应用材料应力应变的单一曲线假设模拟构件非线性响应存在较大误差。为提高数值模拟精度,提出复杂应力状态下材料屈服以及非线性应力—应变曲线的理论修正项及其表达式。应用Wilkins延性损伤断裂准则,在Abaqus系统实现算法软件编程的基础上,对不同圆弧缺口及两类带孔板铝合金构件的延性断裂过程进行非线性有限元数值仿真,获得与试验结果吻合良好的应用结论。     

热塑性聚氨酯复合纤维布料拉伸过程的超弹性和黏弹性本构模型

通过拉伸试验,分别考虑涂层的影响以及拉伸时间、拉伸速度、黏弹性应力与反作用力对初始应力的影响,建立了改进后的热塑性聚氨酯复合纤维布料及其单股纤维束的超弹性本构模型和黏弹性本构模型,预测了拉伸过程的应力-应变和应力松弛曲线,并与试验结果进行对比.结果表明:建立的超弹性本构模型能较准确地预测布料及其单股纤维束的应力-应变曲线,相对误差不超过3.5％;黏弹性本构模型能较准确地预测布料的应力松弛曲线,相对误差不超过3.21％.     

间断式复合材料结构参数和性能数学模型分析

在分析间断式纤维增强复合材料应力应变场理论模型的基础上，利用虚位移原理，建立了复合材料内在几何结构参数与其弹生模量间的解析表达式，分析了有关结构参数对复合材料弹性模量的影响；理论解与有限元解对比分析表明，两种计算方法获得的纤维长径比R、纤维重叠比η与复合材料弹性模量关系的变化趋势有好的一致性。表达式的建立对分析间断式复合材料本构关系具有重要意义。     

高速冲击下子午线轮胎胎面胶的本构模型

在室温下,运用分离式Hopkinson压杆对子午线轮胎胎面胶进行高速冲击破坏试验(应变速率为2 000~5 400s~(-1)),得到了胎面胶在高速冲击下的应力-应变曲线;通过修正MooneyRivlin本构模型,构建了适用于高应变速率并具有脆性特征的动态本构模型,并通过非线性拟合得到了动态本构模型的拟合参数。结果表明:胎面胶呈现非线性应力-应变关系,屈服应力随应变速率的增加由89 MPa增至345 MPa,具有应变速率强化效应与脆性断裂特征;本构模型计算得到的应力-应变与试验值比较吻合,验证了动态本构模型的可靠性。     

混凝土内部受压力学性能试验与本构分析

为了精准测量受压混凝土内部应力-应变关系,通过在丙烯酸树脂杆上布置电阻式应变片,测量得到混凝土试块内部应变,研发大量程微型土压力盒实现混凝土内部应力测量。将相关测试装置预埋在混凝土试块内部,完成混凝土试块单轴压缩试验,获得精准的混凝土内部应力-应变关系数据。结果表明,混凝土内部本构模型相对于传统本构模型具有良好的延性,且峰值强度远高于传统本构模型。结合国内外几种具有代表性的混凝土本构方程对试验进行了有限元模拟,针对应力-应变曲线、峰值强度及峰值应变进行了对比分析。分析结果表明：实测的混凝土内部应力-应变曲线合理准确,相关测量方法具有良好的精度和可行性;基于我国规范模型的有限元模拟结果与试验结果吻合最好,可进一步推广使用。     

16Mn钢板材的拉伸压缩低周疲劳性能

对16Mn钢板材的低周疲劳性能进行了试验研究.在控制全应变幅的条件下,用三种不同的加载方法,测定了循环应力—应变曲线。讨论了该材料的循环硬化(软化)现象,循环硬化指数,不同加载方式对其本构关系的影响,给出了循环应力—应变关系确定式。文中最后还给出了材料的ε—2N_f 曲线及其具体关系式.     

ASME应变强化本构模型及压力容器安全裕度分析

弹塑性有限元分析需要材料的真实应力—应变曲线,但利用ASME中的应变强化本构模型,按标准保证值和实测值分别建立的ASME真实应力—应变曲线存在较大的差异。运用ANSYS有限元软件模拟同一个1.4301奥氏体不锈钢压力容器模型在这两种材料参数下筒体应力、应变以及爆破压力的差异,并将模拟结果与试验结果对比。同时利用有限元模拟和爆破试验的爆破压力结果,分析奥氏体不锈钢应变强化压力容器在不同预应变下的安全裕度和实际安全裕度。结果表明：按保证值材料参数设计的压力容器,容器的实际塑性应变要比理论值小很多,用实测值材料参数设计大变形压力容器时应严格控制实际的应变值;应变强化压力容器的理论设计应变可达10%,但实际应变应在5%左右,容器才具有足够的安全裕度。     

纯铁高温高应变率下的动态本构关系试验研究

利用带有加热装置和同步组装系统的分离式Hopkinson压杆装置对纯铁进行宽温度范围(293～1073K)、高应变速率(2000～8500s-1)下的动态力学性能测试试验,获得材料在不同温度和应变率耦合作用下的应力—应变曲线,从中探讨温度和应变率对纯铁塑性流动应力的影响机制。研究表明,纯铁具有明显的热软化效应、应变率强化效应和应变强化效应,流变应力随温度的降低和应变率的增加而提高;利用所测的应力—应变曲线拟合的Johnson-Cook本构模型可以较好地预测纯铁的塑性流变应力。     

高铬铸铁动态力学性能研究

通过SHPB实验得出在不同温度.不同应变率下的高铬铸铁Cr15Mo的应力-应变曲线,选用Johnson—Cook材料模型确定材料的本构关系,将此本构关系输入到Abaqus有限元分析软件来进行高铬铸铁的高速切削加工的仿真与模拟。     

基于玄武岩纤维的新型混杂布的制备和性能研究

介绍了由玄武岩纤维、碳纤维、芳纶纤维等编织的新型单向层内混杂纤维布的制备工艺和方法,并通过试验研究了它的极限拉伸强度、弹性模量、延性等规律,根据试验结果与应力-应变关系曲线,分析了纤维混杂比例对单向层内混杂纤维布性能的影响。结果表明,与B/A、B/C混杂纤维增强材料相比,B1A1的延性较好,抗拉强度偏低,而B2C1的抗拉强度较高,延性也较好。环氧树脂在复合材料中起到应力传递和重分配作用,有效提高了纤维混杂复合材料的整体力学性能。     

双折线式多层卷绕钢丝绳失效机理研究

以6×36 P.WS-IWRC面接触钢丝绳为研究对象,在自制的多层卷绕钢丝绳磨损试验装置上开展了双折线式多层卷绕钢丝绳损伤与失效行为试验研究,探索了双折线式多层卷绕钢丝绳损伤失效机理。结果表明,双折线式多层卷绕过程中钢丝绳间相互挤压与摩擦滑动引起的外层钢丝磨损与塑性变形是导致钢丝绳外层丝断裂失效的主要原因;钢丝绳承受的损伤大小与其在卷筒上的卷绕位置密切相关,呈“斜楔”式排列的卷筒跃层爬升段及相邻区域钢丝绳卷绕过程承受的损伤最为严重。钢丝绳外层钢丝断裂机理分析表明,外层钢丝断裂行为与钢丝表面塑性流动层内形成的白层组织有关。     

一种高聚物的高低温本构模型

随着高聚物在汽车工业中的应用日益增加,高聚物的性能对汽车的安全性有着不容忽视的影响,尤其是高聚物在高低温下的力学性能差异巨大。因此,结合国内外学者的理论研究与试验基础以及实际使用要求,推导出高聚物在高低温下的三参数本构方程。该本构模型与材料力学性能的基本特征量建立关系,直接由弹性模量E、屈服强度δ_y、应变ε三参数表示,并包含弹性模量、屈服强度与温度的双曲关系。该模型通过常温应力应变试验数据,及高低温下至少4个屈服强度与弹性模量的试验数据即可实现高聚物在高低温下的力学性能预测,极大降低由于高低温引伸仪的使用而造成的试验难度与强度。本构模型的可行性与有效性通过多种高聚物材料的试验数据得到验证,该本构模型可作为获取高聚物高低温力学性能的有效手段。     

不同槽型小车牵引钢丝绳夹绳板性能研究

对采用不同槽型结构的钢丝绳夹绳板在不同夹紧力情况下进行拉力实验,通过实验,比较几种不同绳槽型式的小车牵引钢丝绳夹绳板在不同夹紧力下的摩擦因数、钢丝绳的破断拉力以及钢丝绳滑移后夹绳板的磨损情况及钢丝绳的损坏状况。根据实验数据选择适合的夹绳板构造,提高夹绳板钢丝绳固定端连接的可靠性,从而达到减少钢丝绳在使用过程中过早失效或断裂的恶性事故的发生。     

Deformation and bifurcation analysis of boron-nitride nanotubes

Boron-nitride nanotubes (BNNTs) display unique properties and have many potential applications. An atomistic-based continuum theory is developed for BNNTs. The continuum constitutive model for BNNTs is obtained directly from interatomic potentials for boron and nitrogen. Such an approach involves no additional fitting parameters beyond those introduced in interatomic potentials. The atomistic-based continuum theory is then applied to study the Young's modulus, stress-strain curve and nonlinear bifurcation in BNNTs. It is shown that the mechanical behavior of BNNTs is virtually independent of the diameter and length of BNNTs, but has a strong dependence on helicity.     

DFT-based FEM analysis of nonlinear effects on indentation process in diamond crystal

We apply a new framework of a finite-element method (FEM) analysis with constitutive relations based on density functional theory (DFT), as an efficient method to characterize the nonlinear and anisotropic elastic deformation of single-crystal diamond. In our scheme, the stress-strain relations are obtained during FEM analysis on the fly based on the plane-wave-based DFT total-energy calculations and their numerical database is simultaneously constructed, which enables us to obtain high-precision stress without any empirical parameters even under finite strained conditions. To check its validity and accuracy, the shear deformation behavior of diamond crystal is analyzed under the strained condition. Then we examine the nonlinear effects on the indentation deformation of diamond single crystal, by comparing the results from the DFT-based constitutive relations with those from the linear elastic ones.     

Measurement of tight in steel ropes by a mean of thermovision

If tenseness in a wire causes its warming, the weakest place of the rope will react – it will became the warmest. If it is possible to predict the place/point of destruction of a rope or a chain by a means of tenseness causing warming, than it is also possible to search for disruptions on static ropes, but at suitable conditions. Destructive and non-destructive measurements were combined in order to detect disruptions on ropes and chains. Our experiments proved that at certain conditions the use of thermovision for detection of weak places on loaded ropes and chains is applicable. Above mentioned methodology was applied on static ropes in the place where it is not possible to perform regular NDT and at the places where ropes enter socket baskets.     

电液并行驱动双绳缠绕式深井提升系统钢丝绳张力反步控制策略研究

为解决双绳缠绕式深井提升系统两钢丝绳张力不平衡的难题, 提高深井提升系统的运行安全性, 提出了电液伺服系统驱动浮动天轮主动调节钢丝绳张力的调节方法;建立了双绳缠绕式深井提升系统和浮动天轮系统的动力学模型, 并对模型的准确性进行了验证。分析了深井提升系统钢丝绳张力差产生的机理, 在此基础上提出了钢丝绳张力调节反步控制策略;搭建了双绳缠绕式深井提升系统模拟实验台, 对钢丝绳张力主动调节反步控制策略进行了实验研究。结果表明, 与传统的PI控制器相比, 反步控制器能更有效地减小了钢丝绳张力差, 提高了双绳缠绕式深井提升机的运行安全性。     

鱼雷壳体与试验台架的接触刚度分析

在试验台架上对鱼雷进行冷、热车试验时,试验台架与壳体之间的接触刚度对试验结果有很大影响,同时也是考察台架是否压坏鱼雷试件的一个重要因素,本文中使用ABAQUS软件对鱼雷壳体与台架的接触刚度进行有限元建模计算,并与理论计算结果进行对比。对结果中的接触应力集中及接触应力曲线不连续等现象进行了分析,讨论了壳体弹性模量对接触应力曲线不连续性的影响。结果表明:在壳体上存在应力集中区域的附近同时存在着接触应力曲线沿环向的分布不连续现象,进一步的研究表明接触应力曲线的不连续程度与壳体弹性模量有关,弹性模量越大,该曲线的不连续程度越大。