多功能布的动静态力学性能及本构关系的研究

针对多功能布的物理特性展开了MTS实验和SHPB实验,获得了材料的基本力学参数和应力-应变曲线,并对材料的变形行为、应变率相关效应和破坏特性作了分析,在此基础上给出了材料的动静态本构关系。结果表明,多功能布材料在准静态加载下和冲击载荷作用下,随着应变率的提高,应力-应变曲线斜率增加,应变率效应比较明显。     

碳纤维增强PEEK树脂基复合材料的单轴时相关循环特性实验研究

通过对碳纤维/PEEK复合材料(纤维体积分数30%)的单调拉伸、 应力控制循环、 应变控制循环实验, 对该材料的应力、 应变循环特性以及棘轮行为的率相关、 时相关特性进行了系统的研究。研究表明: 与PEEK树脂基体材料相比, 加入碳纤维使材料的抗蠕变性能有所提高。在应变控制循环实验中, 响应应力幅值与应变加载速率和应变加载幅值密切相关; 在应力松弛效应的影响下, 响应应力幅值随着应变峰值保持时间的增加而减小。室温下, 碳纤维/PEEK复合材料在非对称应力循环中产生明显的棘轮应变, 并且对加载应力幅值和平均应力具有明显的依赖性, 此外, 当在较低的加载速率和具有一定峰值保持时间情况下, 棘轮应变显著增强。      

聚碳酸酯的单轴棘轮行为研究

在常温常湿下,对聚碳酸酯(PC)材料进行了一系列单轴应变循环和非对称应力循环实验。讨论了PC材料在不同加载水平、加载历史、应力率和峰值保持时间下的循环变形特征。结果表明:PC材料在应变循环过程中体现出了一定程度的循环软化特性,其响应应力幅值在应变循环中随着循环周次的增加而下降,但不是很明显;PC材料在非对称应力循环加载过程中产生明显的棘轮行为,棘轮应变随着平均应力和应力幅值的增加而增加,并且平均应力的影响大于应力幅值的影响;加载历史对于棘轮变形行为的影响较为明显,但对应变循环特性影响不大;PC材料的棘轮变形随着应力率的减小和峰值保持时间的增加而增加,体现明显的时相关性。     

单脉冲加载技术及其在钛合金拉伸行为研究中的应用

为精确评价钛合金热率相关的力学行为,利用冲击拉伸试验系统和基于单应力脉冲加载的冲击拉伸复元试验技术分别获得TC11钛合金在高应变率(102~103s-1)范围内的绝热应力-应变曲线和等温应力-应变曲线,实现拉伸响应的热力解耦;利用冲击拉伸加卸载试验技术实施变温度和变应变率测试,研究历史效应对于本构行为的影响。结果表明:TC11的初始屈服行为呈现温度软化和应变率强化特性,而等温塑性应变硬化行为表现出温度和应变率不敏感特征,瞬态绝热温升是导致材料动态应变硬化率降低的主要原因;高应变率加载时材料内的热功转换系数约为0.9,且其拉伸力学行为无明显的温度和应变率历史效应。实验结果为建立钛合金的本构模型奠定试验基础。     

单轴动态加载下冻土的力学性能实验研究

为研究冻土单轴加载下的冲击动态力学性质,采用分离式霍普金森压杆(SHPB)在-28～-3℃不同负温下对人工冻土进行了应变率范围800～1500s-1的冲击实验.获得了人工冻土在不同温度与不同应变率下的应力应变关系,发现人工冻土具有显著的应变率效应和温度效应,即冻土动强度随应变率增大和温度的降低而增大.单轴高应变率加载下,冻土没有明显的屈服现象,加载后试样完全破坏.     

冲击载荷下环氧树脂动态压缩力学响应实验研究

为了从细观角度研究碳/环氧复合材料的动态力学性能,利用分离式霍普金森压杆实验装置对其组分材料TDE86#环氧树脂体系进行动态冲击压缩实验,获得不同应变率加载条件下环氧树脂的应力一应变曲线,基于应力-应变曲线分析了应变率对环氧树脂动态压缩力学性能的影响.研究结果表明:环氧树脂具有明显的应变强化效应,随着应变率的增加,环氧树脂的强度基本没有变化,最大应力时的应变逐渐减小,动态模量和压缩刚度有很大程度的提高.     

玻纤增强聚丙烯复合材料的应变率敏感特性

采用层合热压实验法将玻璃纤维基毡与聚丙烯薄膜复合制成不同玻纤含量的玻纤增强聚丙烯(GF/PP)复合板材,在不同的加载速率下进行拉伸测试,研究GF/PP复合材料的应变率敏感特性,分析Burgers模型对该材料本构关系拟合预测的可行性。结果表明:GF/PP复合材料在低应变率范围内对应变率是敏感的,随应变率的增加,其断裂应力和抗拉强度增大;随玻璃纤维含量的增加,其所对应的应变率效应反而有所下降。同时,Burgers模型能够有效地拟合预测出该材料的拉伸应力-应变曲线,与实验曲线相比,进一步验证了GF/PP复合材料的应变率敏感特性及其变化趋势。     

中碳贝氏体钢的室温单轴循环变形行为研究

为了了解中碳贝氏体钢支承辊的接触疲劳失效机制,对中碳贝氏体钢材料在室温单轴循环加载下的应变循环特性和棘轮行为进行了实验研究。讨论了材料的循环软/硬化特性及其对单轴棘轮行为的影响,同时揭示了该材料棘轮行为的平均应力、应力幅值及其加载历史的依赖性。实验研究表明:材料的循环软/硬化特性具有明显的应变幅值依赖性,进而导致材料在不同的应力水平下出现不同的棘轮行为。研究得到了一些有助于该类材料循环变形行为本构描述的结论。     

粘土质泡沫陶瓷力学性能实验研究

本文以泡沫陶瓷的静、动态力学性能为研究目的,针对其吸波耗能作用明显、抗爆能力强、工程应用潜力较大的特点,对一种新的粘土质闭孔泡沫陶瓷开展了准静态一维应力压缩实验、一维应变压缩实验以及动态一维应力压缩实验。得到该材料在三种加载条件下的应力-应变曲线,讨论了不同加载条件下的材料的强度特性和变形破坏特征。结果表明：（1）泡沫陶瓷属于应变率敏感材料;（2）虽然泡沫陶瓷的弹性极限不高,但峰值应力过后,强度并没有立即消失,而是维持在一定的应力水平上;（3）不论是动加载还是静加载,泡沫陶瓷的极限应变都很大,与孔穴压实相关的变形不可逆过程所导致的能量耗损十分可观,材料的吸波耗能效果突出。因此泡沫陶瓷可以作为防护工程中抗爆抗冲击构件的首选材料之一。     

LZ50钢真应力控制下单轴棘轮行为的实验研究

室温下对LZ50钢进行了系统的单轴应变控制和应力控制循环实验,揭示了材料的应变循环特性,讨论了平均应力、应力幅值、应力比及加载波形对材料棘轮行为的影响,重点比较和分析了传统的名义应力控制与改进的真应力控制模式下材料棘轮演变的异同点。结果表明:LZ50钢的变形行为没有明显的率相关性,并可视为循环稳定材料;真应力控制下产生的棘轮应变和棘轮应变率均小于名义应力控制下的结果,且两种控制方式对棘轮变形的影响与总的变形程度有关;棘轮应变随着平均应力和应力幅值的增大表现出单调上升的趋势,但不随应力比单调变化。