一种95W细晶钨合金动态力学性能

采用雾化干燥法和两步烧结法制备了一种晶粒度约20μm的95 W细晶钨合金棒材,利用分离式Hopkinson压杆(SHPB)对细晶钨合金进行高应变率的动态力学性能研究,并与传统钨合金进行对比,分析了应变及应变率对动态性能的影响。结果表明,尽管细晶95W的强度极限σb和延伸率δ较传统95 W都低,而在高应变率下,细晶95 W的最大应力σmax要高于传统钨合金,最大应变εmax只有较少的下降。高应变率下细晶95 W出现应变硬化和热软化两种竞争效应,在较低应变时,应变硬化占主导,最后热软化后出现应力急剧下降。     

基于霍普金森压杆的RDX基含铝炸药装药双脉冲加载实验

基于分离式霍普金森压杆实验装置,采用夹心弹结构对周向约束条件下某RDX基含铝炸药装药进行了双脉冲加载,获得了炸药装药的动态力学参数,结合电镜扫描(SEM)图像探讨了双脉冲加载时的微观损伤模式。结果表明,试样的轴向应力-应变曲线出现两次加载峰,第二次加载时的应变率较第一次低,但应力峰值较第一次大,在实验加载应变率范围内(1 000~1 500s~(-1)),两次峰值均随应变率增加而增大;第一次加载应变率较低时(1 000s~(-1)),装药损伤模式基本为晶体裂纹及晶体与黏结剂的脱粘;随着应变率的增加,晶体裂纹扩展成裂缝,并出现小范围的晶体破碎;应变率超过1 200s~(-1)后,在破碎的晶体附近出现大范围的细小晶体,同时伴有黏结剂断裂,此类无包覆的晶体相互作用,使感度提高。     

熔融沉积工艺参数对热塑性聚氨酯弹性体静动态力学性能的影响

为揭示通过熔融沉积成型（FDM）工艺制备的热塑性聚氨酯弹性体（TPU）的静动态力学性能及工艺参数对其力学性能的影响,采用万能材料试验机和分离式霍普金森压杆（SHPB）实验装置对使用3种打印速率（10、40、70 mm/s）和3种喷头温度（200、220、240 ℃）制备的TPU开展准静态（0.01 s^-1）和动态（1 000 s^-1）加载下的力学性能试验,并进行工艺参数优选,同时进一步获取了材料在较宽应变率范围（0.001~2 500 s^-1）的应力?应变样本空间数据。结果表明,准静态和动态加载下,喷头温度220 ℃、打印速率40 mm/s为最优工艺参数;试样在准静态和动态下均具有应变率效应;准静态下试样超弹性特征显著,动态下结合朱?王?唐（ZWT）方程构建的材料黏弹性本构模型拟合曲线与实验曲线吻合较好;采用最优工艺参数制备的试样出现明显“微相分离”现象。     

熔融沉积PLA材料动态力学行为及本构模型研究

为分析低、高应变率下增材制造熔融沉积材料聚乳酸（PLA）的静、动态力学性能,利用万能材料试验机和分离式霍普金森压杆（SHPB）实验装置分别对3种打印速度（40、80、120 mm/s）的PLA材料进行加载应变率为0.000 5、1 000、1 500、2 000 s^-1的静、动态力学性能测试,并观测了试样表面微观形貌。结果表明,PLA材料的弹性模量、屈服应力随应变率的增加而显著增加;微观形貌分析发现,打印速度为80 mm/s的材料缺陷较少,相同应变率下,该打印速度材料的弹性模量和屈服应力明显高于40 mm/s和120 mm/s 2种打印速度材料;静态载荷下,PLA材料会出现明显的弹性和塑性阶段,且塑性段呈现出了应变软化现象;动态载荷下,PLA材料具有显著的黏弹性特征,选取朱-王-唐（ZWT）模型建立了材料的黏弹性本构,该本构模型拟合曲线与实验曲线吻合较好。     

冷压压力对高温烧结NiTi形状记忆合金显微组织及力学性能的影响

以合金粉末为原料,采用真空高温烧结方法制备NiTi形状记忆合金。通过金相显微镜观察晶粒大小,利用万能试验机观察合金宏观应力应变曲线,结合阿基米德法测量合金孔隙率,并研究冷压压力对孔隙率及力学性能的影响。研究表明,随着冷压压力的增加,孔隙率逐渐降低,当冷压压力最大增加到500 MPa时,孔隙率最低。300 MPa冷压烧结后宏观应变可达2.658%。     

EPS材料的力学性能试验研究

通过室内试验,在有无侧限、不同加载速率、不同控制方式和不同围压的条件下,研究了具有密闭空腔结构的成型聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)的力学性能.结果表明:EPS材料的应力-应变曲线可分为线弹性、塑性和硬化三个阶段;应变相同时,有侧限时应力值比无侧限时略有提高,并且随着材料密度的增大,应力值不断增大,硬化点也不断提前;相同应变下的应力值会随着加载速率的增加而不断增加;另外,在同一压应力条件下,应变控制式所获曲线的应变较应力控制式时大;在同一应变条件下,材料的应力随着围压的增大而不断减小,当材料进人硬化阶段后,材料的应力却随着围压的增大而不断增大.     

RDX基PBX炸药在被动围压下的力学性能

利用在分离式霍普金森压杆(SHPB)上进行的被动围压试验研究了RDX基PBX炸药的力学性能,获取了不同应变率(830~1 850s-1)下的应力—应变曲线,讨论了围压—轴压之间的关系,计算了该炸药的动态力学性能参量。结果表明,应力—应变曲线峰值点处的应力和应变均随应变率的增加而增加,围压状态下RDX基PBX炸药承受的压力远高于无围压状态;随着应变率的增加,动态屈服强度明显提高,而动态泊松比和动态杨氏模量则基本保持不变。     

RDX基PBX炸药的力学行为和损伤模式

利用电子万能实验机和分离式霍普金森压杆对RDX基PBX炸药进行了实验,获取了不同应变率(10-3～103s-1)下的应力应变曲线,用扫描电子显微镜(SEM)分析了RDX基PBX炸药的微观损伤模式.结果表明,RDX基PBX炸药的力学性能具有明显的应变率效应,失效应力和失效应变均随着应变率的增加而增加.准静态压缩时,试样沿轴线方向开裂,以界面脱粘为主要的损伤模式;而冲击压缩时,试样依然保持原有的块状结构,界面脱粘和晶粒破碎两种损伤模式并存.     

聚氨酯复合泡沫塑料的动态压缩力学性能

针对几种不同密度、不同玻璃微珠填充比的聚氨酯复合泡沫塑料进行了动态压缩实验，研究了这类材料的宏观动态力学性能。结果表明，动态应力-应变曲线与准静态压缩加载下的应力-应变曲线具有相同的特征，也分为弹性区、平台区和致密区；在较大的应变率范围内，复合泡沫塑料的应变率效应是明显的，高密度复合泡沫塑料的屈服强度随应变率的增加而增加，而中、低密度材料的屈服强度则先随应变率的增加而提高，然后在某一高应变率下强度反而下降，材料表现出软化现象。     

应变率对乙烯基酯树脂压缩力学行为影响的研究

为研究应变率对乙烯基酯树脂压缩性能的影响,在准静态与动态试验条件下,比较分析了不同加载速率时乙烯基酯树脂的压缩力学行为.研究发现,乙烯基酯树脂的压缩性能受加载速率影响显著,具有明显的应变率效应.动态试验条件下的屈服应力比准静态下提高57.0%～85.2%,而屈服应变略有降低,其屈服形貌和破坏特征也明显不同.     

电镀不同钨合金抽油杆的耐盐水腐蚀性及力学性能

采用电沉积法,在35CrMo抽油杆表面制备了Ni-W-P和Fe-Ni-W合金镀层,研究了钨合金镀层及其热处理对抽油杆的耐蚀性和室温静态力学性能的影响.采用X射线衍射法表征了钨合金镀层及其热处理后的结构.采用失重法、阳极极化曲线测量和电化学阻抗谱,研究了电镀钨合金抽油杆在质量分数为3.5%的氯化钠水溶液中的耐蚀性.采用扫描电子显微镜分析了电镀钨合金抽油杆拉伸断裂后的断口组织形貌.结果表明:35CrMo抽油杆电镀钨合金后,其耐蚀性明显增强;热处理使镀层的耐蚀性进一步提高;各项力学性能均达到标准要求.电镀钨合金抽油杆可以应用于油田的采油设备中.     

硅烷偶联剂对高密度聚乙烯/甜高粱渣复合材料性能的增强机制

采用硅烷偶联剂KH550改性处理甜高粱渣(SSS),制备高密度聚乙烯/改性甜高粱渣(HDPE/SSS)复合材料。研究KH550质量分数对SSS表面官能团及微观形貌的影响,并对HDPE/SSS复合材料的微观形貌、静态力学性能、蠕变行为、应力松弛行为及表面亲/疏水性进行系统的探究。结果表明:随着KH550质量分数的增加,复合材料的静态力学强度(拉伸、弯曲和冲击)均呈现先上升后下降的趋势;KH550有效提高复合材料的热稳定性、抗蠕变性能和抗应力松弛性能;复合材料的表面疏水性随KH550用量的增加而增强。当KH550质量分数为3%时,复合材料的界面结合情况较好,其静态力学强度、抗蠕变性能和抗应力松弛最佳。     

橡胶材料循环加载的本构行为及数值拟合

使用电子万能材料试验机对炭黑填充的橡胶材料进行单轴循环加载,对稳定后的应力-应变曲线进行数值拟合。对加载段的应力-应变曲线采用Marlow,Arruda Boyce,Van der Waals和Yeoh等超弹性本构模型进行描述,对卸载段的应力-应变曲线采用Mullins模型,即应力软化模型进行描述,对永久变形行为采用塑性变形模型进行描述,并使用反分析方法确定Mullins方程的参数。结果表明,Marlow超弹性模型对加载段的应力-应变曲线拟合效果最好,Mullins模型可较好地描述大应变时卸载段的应力-应变曲线,但无法拟合出材料的永久变形行为;将Marlow超弹性本构模型、Mullins模型以及塑性变形理论相结合,可以精确地描述橡胶材料的循环加载与卸载条件下的应力应变行为。     

填充橡胶材料循环加载的本构行为及数值拟合

使用电子万能材料试验机对炭黑填充的橡胶材料进行单轴循环加载,对稳定后的应力-应变曲线进行数值拟合。对加载段的应力-应变曲线采用Marlow,Arruda Boyce,Van der Waals和Yeoh等超弹性本构模型进行描述,对卸载段的应力-应变曲线采用Mullins模型,即应力软化模型进行描述,对永久变形行为采用塑性变形模型进行描述,并使用反分析方法确定Mullins方程的参数。结果表明,Marlow超弹性模型对加载段的应力-应变曲线拟合效果最好,Mullins模型可较好地描述大应变时卸载段的应力-应变曲线,但无法拟合出材料的永久变形行为;将Marlow超弹性本构模型、Mullins模型以及塑性变形理论相结合,可以精确地描述橡胶材料的循环加载与卸载条件下的应力应变行为。     

固体氧化物燃料NiO–YSZ/YSZ半电池的冲击力学性能

应用Hopkinson压杆装置,研究了阳极支撑固体氧化物燃料电池片(SOFC)半电池NiO–YSZ/YSZ的冲击力学性能,得到了半电池薄片在不同应变率下的应力–应变曲线,分析了半电池中的应力波传播特性及其应变率效应。结果表明:半电池薄片在冲击载荷下,弹性变形范围很小,塑性屈服极限强度较小,且对应的应变值也较小。在半电池样品的极限强度范围内,随着应变的增大,半电池样品薄片的动态应力–应变曲线的切线模量减小,属于递减硬化材料;半电池中的应力波传播速率减小。随着应变率的增加,半电池薄片的极限强度增大,应变率效应明显。另外,随着波阻抗比的增大,半电池薄片中应力–应变"均匀化"分布的透射–反射次数随之减小。     

PP/PA/TPEg共混高聚物材料动态力学性能的研究

本文用霍布金生压杆装置（简称SHPB）试验技术研究了两种不同配比的PP/PA／TPEg共混高聚物材料在高应变率（10^2-10^3s^-1）下的动态力学行为。实验表明，准静态下的应力一应变曲线与高应变率下的有较大差别，其动态的杨氏模量、屈服应变随应变率的增大而增大，PP／PA共混材料是一种应变率敏感的高聚物材料。     

低温下泡沫混凝土的动态力学性能

为了研究低温下泡沫混凝土的动态力学性能,采用φ100 mm的铝制分离式霍普金森压杆(SHPB)装置对不同温度下泡沫混凝土试件进行冲击压缩试验,得到了不同温度、应变率下的泡沫混凝土的应力应变曲线、能量参数、破碎形态等。结果表明:当应变率在62.59 s^-1以下时,泡沫混凝土应力应变曲线分为线弹性阶段、屈服阶段、破坏阶段;当应变率超过62.59 s^-1时,其应力应变曲线分为线弹性阶段、屈服阶段、局部失稳、应力平台、破坏阶段;常温、0 ℃、-10 ℃、-20 ℃和-30 ℃下,泡沫混凝土的动态抗压强度以及吸收能在对应的应变率分界点前表现出显著的应变率效应,但超出该分界点后,应变率效应便不再明显;泡沫混凝土的动态峰值抗压强度与吸收能随温度的降低而提高,但峰值应变随温度降低而降低;泡沫混凝土冲击破碎后的块度随着温度的降低逐渐变大。在低温环境下泡沫混凝土的抗动载设计中,对于泡沫混凝土的峰值抗压强度、吸收能,应优先考虑温度效应的影响,而对于其峰值应变,应优先考虑应变率效应。     

变形态AZ80镁合金冲击性能研究

笔者对AZ80镁合金试样分别在0.001S~(-1)、0.1S~(-1)、10S~(-1)、1320S~(-1)、2020S~(-1)、3100S~(-1)六个应变率下进行冲击试验,金相显微镜对其进行金相组织观察,主要观察不同加载条件下AZ80镁合金的晶粒形貌,包括晶粒变形、尺寸及剪切带等。采用origin软件对试验数据进行处理,作出相应的曲线,研究其变化规律,分析应变速率、应力、应变等条件对AZ80镁合金组织与性能的影响,分析塑性变形过程中组织演变的规律和力学性能之间的关系。     

基于SHPB的塑料动态压缩力学性能实验研究进展

从塑料类聚合物软材料目前力学性能研究现状及性能表征的不足,讨论了塑料类软材料在高应变率动态加载条件下霍普金森杆(SHPB)实验装置及实验用杆系的选取、应力应变信号的采集方式以及目前对塑料材料在高应变率加载条件下动态力学性能的实验研究,总结了SHPB高应变率动态实验时塑料材料的特性、提高实验数据精度的方式等方面。     

喷砂处理铝合金表面形貌及残余应力分析

采用干法喷砂工艺对5083铝合金进行表面处理。通过金相显微镜测试材料截面形貌、SEM观察表面微观形貌以及X射线衍射法对喷砂处理前后铝合金表面残余应力进行了测试,分析了喷砂处理前后的材料表面形貌以及残余应力的变化。结果表明,干法喷砂处理提高了铝合金的表面粗糙度,消除了铝合金在加工扎制过程中产生的裂纹;在铝合金表层产生残余压应力,消除了处理前合金表面存在的残余拉应力。