模拟引潮力作用下岩石破坏前兆的实验研究 --加卸载响应比(LURR)理论和能量加速释放(AER)

大地震前加卸载响应比升高和能量加速释放这2种现象可以用来对地震进行中期预报。同时,加卸载响应比升高和能量加速释放有相同的物理机制。实验对于揭示地壳岩石的变形和破坏规律是非常重要的。在三轴应力条件下进行了岩石破坏声发射实验,声发射技术是研究岩石变形破坏微观机理的重要手段。为了模拟日月引潮力对地球的加载和卸载作用,在一常数加载率的轴向压力作用下,叠加上微小的正弦扰动,力求能够模拟地下岩石复杂的受力状态。实验过程中记录到大量的声发射信息,声发射记录包括声发射发生的时间、空间坐标和振幅,它能够反映岩石试件内部每一个损伤(微裂纹)发生的时间、地点和强度。利用声发射记录系统地分析了岩石试件破坏前能量释放及加卸载响应比的演化情况,结果显示,岩石试件宏观破坏前出现了能量加速释放及加卸载响应比剧增这2种前兆现象,从而对地震临界点理论给予了实验支持,同时也为地震预测提供了实验依据。     

电磁发射装置电枢轨道配伍性研究

为对电磁轨道发射过程中电枢轨道配伍性进行研究,建立电枢轨道有限元配伍模型,将刨削现象等效为斜冲击动力学问题,分析材料特性、几何形状等因素对刨削行为的影响规律。计算结果表明:增加轨道材料的屈服强度、降低电枢材料的屈服强度和平面电枢轨道配合形状能够减小导轨塑性应变以及塑性区面积,抑制刨削现象的产生。     

电磁轨道发射装置电磁场对洛伦兹力影响分析

为详细考察真实脉冲电源加载下,影响电磁发射装置性能各个因素的演化规律,对矩形截面铜导轨和C型铝电枢组成的电磁发射装置进行三维有限元模拟,得到发射装置在电容电源驱动下回路电流、电磁驱动力与电枢最大电流密度随时间的变化曲线,详细讨论该类型发射装置导轨和电枢几何参数变化对电流峰值、最大洛伦兹力、电枢最大电流密度及位置的影响规律。结果表明,减小导轨宽度和厚度能明显提高电枢驱动力,接触长度和头部倒角对驱动力和最大电流密度影响不明显。     

岩石微观能量演化与宏观力学行为的关联研究

通过三轴应力条件下大尺度岩石破坏声发射试验,得到了三类岩石(花岗岩、砂岩、大理岩)破坏全过程力学特征和声发射特征.试验过程中记录到大量的声发射信息,能够反映岩石试件内部每一个损伤(微裂纹)发生的时间、地点和强度.通过声发射速率过程理论分析,导出声发射累积能量释放的表达式,该表达式反映了岩石破坏过程中的损伤演化状况.此外,对三类岩石的损伤本构行为进行了研究.结果表明,该理论计算模型可以反映岩石类脆性材料的损伤本构行为,进而对其宏观力学行为进行描述.     

考虑过盈配合与磨损的枢轨接触状态分析

在电磁发射过程中,枢轨间的摩擦磨损带来接触界面物质损失导致接触状态发生变化,对发射装置的寿命与性能产生严重影响。对过盈配合的枢轨摩擦磨损进行数值仿真,并比较磨损前后枢轨接触状态。研究不同参数对枢轨接触状态的影响以及枢轨磨损后的表面状态。结果表明:磨损后接触压强分布更加均匀,材料硬度对接触状态影响较大,摩擦因数影响很小。     

喷丸处理Q235钢中晶粒尺寸与残余应力的关系预测

作为优异的表面处理工艺,喷丸表面处理能够提高金属表面性能,被广泛应用于航天航空领域。为了研究喷丸表面强化的内在物理机理,建立了喷丸冲击的力学模型,应用DYNA软件研究弹丸速度、半径和弹丸数量等因素对残余应力的影响。进一步利用Zener-Hollomon参数模型和动态再结晶公式计算出理论晶粒尺寸,并讨论残余应力与晶粒尺寸的演化规律。分析结果发现:弹丸速度、半径和弹丸数量的增大会使残余应力变大而晶粒尺寸相对变小。但并未发现残余应力与晶粒尺寸之间存在定量关系,表明这两种强化机制相互独立。     

载流薄板裂纹尖端的电热效应

针对含有裂纹的导电平板提出一种计算电流密度分布的新方法。该方法通过构造含有圆孔簿板的势函数并将其转换为复位函数，成功地求解含有裂纹导电薄板的电流密度分布，进而揭示裂纹尖端的电热效应集中现象，为电热裂纹止裂提供理论依据和计算方法。     

循环载荷下大试件岩石破坏声发射实验——岩石破坏前兆的研究

岩石等脆性材料在加载过程中,随着载荷的增加,材料内部的微裂纹产生、扩展并伴随着声发射现象的发生。声发射是研究脆性材料损伤演化的良好工具,它能连续、实时地监测脆性物体内部微裂纹的产生与扩展,这是其他任何方法都不具有的优势。在三轴应力条件下进行了大尺度岩石(片麻岩)破坏声发射实验,试件尺寸达1．05m。为了模拟日、月潮汐力对地球的加载和卸载作用,在某一固定水平的轴向压力作用下,叠加上循环载荷。实验过程中记录到大量的声发射信息,它能够反映岩石试件内部每一个损伤(微裂纹)发生的时间、地点和强度。利用声发射记录研究了预测岩石宏观破坏的2种前兆现象：能量加速释放及加卸载响应比剧增,为地震预测提供了实验依据。同时还发现,实验中存在声发射的Felicity效应。     

BaTiO3单晶的正方形电畴翻转模型

大量实验已经证实电畴翻转是铁电材料非线性和迟滞性本构行为的根本原因。研究者已经对BaTiO3单晶的微观电畴翻转行为进行了详细的研究,给出了电畴纵向长大和横向扩张的速度公式。依据这些关系,结合电畴翻转是一渐变过程提出了正方形电畴翻转模型,目的是为了从微观上建立电畴翻转体积分数的演化方程。进一步,应用模型对轴向应力和轴向电...     

铁电陶瓷非线性本构行为的实验研究进展

由于铁电陶瓷优越的力电耦合性能,使其作为一种重要的功能材料被广泛应用于许多领域.它的非线性本构行为引起了研究者的广泛关注.本文首先介绍了铁电陶瓷非线性本构行为的一般特点及其微观物理机制.在此基础上,详细介绍了铁电陶瓷非线性本构行为的实验进展.最后,简要介绍了铁电陶瓷非线性本构实验的发展趋势.