冲击球压技术研究材料局部损伤和弹塑性特征

冲击球压技术是基于赫兹接触理论发展起来的研究材料力学性能的新方法,尽管起步较晚,但是对材料力学性能特征和变化的研究是非常有效的.概述了近40年利用冲击球压技术分析材料局部损伤和评价材料弹塑性特征的理论和研究进展,重点阐述了利用冲击球压技术和赫兹接触理论评价材料恢复系数和动态硬度特征及变化的可行性、敏感性和精确性.结合研究现状对冲击球压技术中隐含的问题进行了划分,并展望了未来冲击球压技术的发展方向.     

利用万能材料试验机与声发射装置实现脆性材料损伤监测与控制

主要介绍了国家科技部仪器升级改造计划——《多功能智能化脆性材料试验机》的研究成果,改造后的试验机不仅保留了材料试验机的所有功能,还可以对声发射装置实现实时控制,完成对玻璃、陶瓷等材料的无损性能评价和寿命预测.使用改进后的仪器,研究玻璃和刚化玻璃在动态载荷下的临界应力随载荷速度和应力状态的变化及动态断裂机理,实现对玻璃产品质量检测和服役构件残余性能评价的智能化.     

幕墙中空玻璃失效在线检测技术

针对幕墙中空玻璃中空层气体泄漏并导致其节能功能失效及外片脱落质量事故问题,研究中空玻璃中空层密封性能在线检测技术及装置。根据中空玻璃的承载特性,给出集中载荷作用下中空玻璃在中空气体层密封和泄漏状态下的中空玻璃内、外片变形量理论计算方法。理论和试验研究揭示相同载荷作用下中空层失效后改变中空玻璃的变形性能,失效后中空玻璃承载面变形明显增大,而另一面玻璃几乎不变形,且整体承载能力明显降低。基于此现象,提出采用在中空玻璃面板中心施加集中荷载,并通过观测中空玻璃内、外片变形量的大小或中空层的厚度变化来评价中空玻璃中空层的密封性能。通过一个实施例,描述该方法的实施过程,验证该方法的实用性和可靠性。     

隐框玻璃幕墙结构胶损伤检测

将动态测试方法应用于隐框玻璃幕墙结构胶的损伤与老化程度识别中。通过试验指出,结构胶脱胶位置处的玻璃模态位移振型比未损伤时振幅明显增大,频率随脱胶长度的增大而降低;随着结构胶老化时间的增长,结构胶对玻璃的粘结作用力不断下降,玻璃的固有频率变化率也不断增大,因而可通过频率变化率来识别结构胶的老化程度。     

Ti3SiC2陶瓷的能量耗散机理

采用维氏和赫兹压痕法研究了Ti3SiC2接触损伤及其演变.结果表明,在维氏压痕接触损伤区从表面到纵深的不同损伤排序为:表面的晶粒粉碎,亚表面的晶粒分层或破碎,再远处的晶粒完好;在赫兹压痕接触损伤区剪切损伤带以内的晶粒破碎,剪切带以外的晶粒完好.因此,造成压痕处的局部能量耗散,使应力传递受限、应力集中下降,使这种三元层状陶瓷具有准塑性特征.用声发射(Acoustic Emission,简称AE)系统监测赫兹压痕加卸载过程中的局部损伤过程,发现在加载过程中声发射信号密集,卸载过程声发射信号稀疏,证明了损伤和局部能量耗散的不可逆性.Ti3SiC2陶瓷的能量局部耗散机理是弱晶界面开裂和晶粒分层导致的局部软化和破碎,在损伤区范围内吸收能量并使局部应力释放.     

基于十字交叉法的陶瓷胶粘剂剪切蠕变性能研究

本研究设计了“十字交叉法”陶瓷胶粘剂剪切蠕变试验装置,选取刚性环氧树脂及柔性硅酮结构胶进行剪切蠕变试验,研究了环境温度、剪切应力、粘结面积等因素对胶粘剂剪切蠕变的影响,通过模型拟合对胶粘剂的剪切蠕变行为进行了分析和预测,探究了两种胶粘剂的蠕变破坏模式。结果表明:采用十字交叉法能够准确便捷地测试陶瓷胶粘剂的蠕变性能。增大胶粘层柔性、提高环境温度、增大剪切应力都会加速蠕变的发展,但粘结面积对蠕变速率无明显影响。刚性环氧树脂胶粘剂试样的蠕变失效形式为粘结层内聚破坏及界面脱粘,符合时间硬化模型;柔性硅酮结构胶试样失效形式为粘结层内聚破坏,符合Burgers模型。     

光伏建筑一体化中光伏/热系统性能

将太阳能电池板、集热器、热水箱结合起来,设计并开发制成了一套光伏光热(PV/T)系统,在利用太阳能电池发电的同时,将热量收集并存储利用.将这种能量发电系统在北京地区进行了室外模拟实验,测试并讨论了该系统在4月份至10月份的发电及热水性能,对PV/T系统在光伏建筑中的应用进行了探讨.结果表明:PV/T系统相对于单纯的光伏发电系统,单位面积的能量利用率会有200％～300％的提升,而且与建筑的结合具有较高的可行性.     

K_(1c)测试试件的尺寸要求和理论依据

本文证明了在裂纹小于某一个跟材料性能有关的值时,K_(lc)=σ_fa~(1/2)·y 为常量这个断裂力学的基本假设不成立。传统的 K_(lc)试件尺寸要求的理论依据是不正确的。在此基础上,通过求出断裂强度的上限而导出了 K_(lc) 公式的有效范围和尺寸要求的表达式。从理论上澄清了以下三个问题:1.为什么 K_(lc)的测试须有尺寸要求?2.怎么要求不同材料的试样尺寸?3.不满足要求时 K_(lc)如何变化?     

SENB 方法中 K_(1c)的修正与尺寸效应

单边切口梁(SENB)法是测试脆性材料断裂韧性 K_(?)的最通用而简便的一种方法,但它在理论上还不够完善。本文分析了试样尺寸对 K_(lc)测试值的影响,导出了不同尺寸比例试件的 K_(lc)之间的关系式。并发现对应于临界尺寸下 K_(lc)测试值是最大值,约为真实值的1.2倍。对氧化铝和氮化硅两种工程陶瓷进行了尺寸效应的试验,得到的结果与理论分析完全一致。     

结构陶瓷的高温疲劳强度衰减理论

提出了陶瓷材料疲劳强度衰减理论并由此导出了各种疲劳关系式。建立了疲劳基本方程ｄσ＿ｒ／ｄ＿ｉ＝一Ａσ（ｔ）￣ｎｔ￣（－ｍ），得出了疲劳寿命公式Ｔ＝Ｍ（σ＿０－σ）／Ａσ￣ｎ（静疲劳时Ｍ＝１，连续增载疲劳时Ｍ＝ｎ＋１，循环疲劳时Ｍ＝（ｎ＋１）／（１＋Ｒ＋Ｒ￣２＋……＋Ｒ￣ｎ），逐级加载时，并导出不同疲劳方式下疲劳寿命间的关系。同时，用多种Ｓｉ＿３Ｎ＿４材料在高温中作了论证试验，结果与理论一致。