三向应力状态下的应力——应变曲线及其应用

应用弹塑性力学的基本原理,推导了由材料单调拉伸应力－应变（σ－ε）曲线求得三向应力状态下应力－应变（σ１－ε１）曲线的表达式。实验结果验证了理论分析结果的正确性,并用σ１－ε１曲线解释了材料在受三向拉应力时机械性能的变化以及带裂纹构件在裂纹扩展时裂纹前缘形状变化的原因。     

三向应力状态下的应力─应变曲线及其应用

应用弹塑性力学的基本原理,推导了由材料单调拉伸应力─应变（σ－ε）曲线求得三向应力状态下应力－应变（σ1－ε1）曲线的表达式。实验结果验证了理论分析结果的正确性,并用σ1－ε1曲线解释了材料在受三向拉应力时机械性能的变化以及带裂纹构件在裂纹扩展时裂纹前缘形状变化的原因。     

真三轴不同应力路径下深部砂岩力学特性

采用多功能真三轴流固耦合系统,对深部砂岩试件进行了不同模拟深度、不同应力路径下的还原初始应力试验,得到了相应工况下深部砂岩试件的全应力-应变曲线,分析了相应的变形及强度特性.结果表明:在还原σ_z,σ_y,σ_x过程中,σ_z-ε_x,σ_z-ε_z,σ_z-ε_y曲线出现了长度不一的"平台"特征;深部砂岩试件峰值强度随着模拟深度的增加而增大;通过引入压裂系数,得出了从初始应力状态点到峰值强度点对应的体积变形量仅占初始应力状态下体应变的10%～20%;不同应力路径下,相比于Drucker-Prager准则,Mogi-Coulomb准则更适合描述岩石的强度特性.     

轴对称拉伸试件的大应变弹塑性有限元分析

本文用大应变弹塑性有限元程序对圆柱光滑拉伸试件和圆柱切口拉伸试件在单调载荷作用下的变形场、应力场和颈缩外形的变化等响应作了计算模拟,发现颈缩发生后光滑试件颈部最小横截面的轴向应变不再保持均匀一致,周向应变与径向应变不再相等也不再是均匀分布。当颈缩程度很深时,颈部最小横截面中心与边缘处的轴向应变相差和边缘处周向应变与径向应变两者的相差都可大于20%。这表明,在这种情形下Bridgman公式所赖以建立的基本假设有相当大的误差。本文提出了一种用试探曲线和Hermite插值配合大应变弹塑性有限元数值模拟并与实验相结合逐步求出颈缩后材料的应力应变曲线和颈部应力应变分布的方法,可用于材料的韧性断裂研究。     

表面裂纹弹塑性断裂参数的估算和测试

本文提出了一种计算模型,用以估算带半椭圆表面裂纹幂硬化板材的弹塑性断裂参数。用该模型估算的表面裂纹最深点的应力强度因子K值与New-man-Raju 公式计算的K值吻合良好、弹塑性J积分值与Nikishkov-Atluri的三维有限元结果基本相符。用表面裂纹LD10CZ板材测定的表面裂纹嘴张开位移δ_m和J积分值与计算模型估算的δ_m和J值的误差不超过10%。在σ/σ_0> 0.5时,J与a_m有线性关系。     

钢管应力-感应电动势效应及其磁矩偏转原理

在轴向压力作用下,对Q235B钢管进行应力σ与感应电动势ε关系实验研究.将交流传感线圈磁芯设置于直径为D609mm钢管试件表面,使磁力线沿水平方向穿过管壁局部区域,并在钢管轴向感应出电动势.压力机施加荷载的同时,测量管壁感应电动势、应力和应变数据.试验表明:感应电动势ε随压应力σ增大而减小;应变δ随压应力σ增大而增加;实验数据拟合结果均符合线性关系.通过应力对铁磁质材料自旋磁矩产生的偏转作用分析,将应变与磁化强度加以联系,得到与实验数据规律相一致的、表达应力σ引起感应电动势ε变化的理论公式.     

疲劳寿命折算裂纹长度的计算原理和方法--强度稳定综合理论算法

疲劳寿命S—N曲线上的循环应力幅值S和板中的Ⅰ型裂纹半长ac以及裂纹扩展时的临界应力σcr都是材料应力应变曲线上的某个实际应力σ,以应力σ=σcr=S为参变量,就能建立起疲劳寿命N与Ⅰ型裂纹半长ac之间的函数关系,用此关系确定的ac就是疲劳寿命N的折算裂纹长度．文中说明了疲劳寿命折算裂纹长度的计算原理和方法,这是用材料自身本构关系构建的疲劳断裂和裂纹扩展这2种不同的断裂现象之间的关联性,这种关联性使疲劳寿命曲线有了新的表达方式(n0-φt曲线),从而使实验数据能在不同的实验(疲劳寿命实验和裂纹扩展实验)及不同的材料之间参考使用．     

云锡松矿矿岩特性的研究

通过大量试验,我们获得了松树脚矿岩石的强度、静弹性常数、动弹性常数、应力—应变曲线和扩容。所有试验均是通过单轴压缩下完成的。广泛采用了压缩、剪切和抗张试验。试件规格有5×5×5cm,5×5×10cm,Φ5×2.5cm。单轴压缩试验压缩方向平行于长轴。我们发现实际中因荷载形式不同,其岩体破坏优势没有单一的模式在试验中,我们研究了应力—应变曲线。研究岩石力学性质,最为普通的方法是通过对高为宽2倍的柱体进行轴向压缩得到的。大多数岩石应力—应变曲线都接近于线性形式。也就是说,应力—应变曲线满足关系σ=Εε。总应变等于三个轴向应变的总和εl+ε2+ε3。对于线弹性材料具有恒定的杨氏模量和泊松比,在压缩时总应变是直线变化且是正斜率,即由于ε1>|ε2+ε3|,总应变随压力增加而减小。当应力增加至强度的1/3～1/2值时,总应变开始偏离弹性材料的直线段。在临破坏前偏离直线的偏离量非常大,在这个压缩阶段岩石的总应变与线弹性材料的性质完全无关,即随应力增加,岩石体积有增大现象,也就是众所周知的扩容现象。在这种情况下,临破坏前,试件的侧向应变总和一定超过轴向应变值,即|ε2+ε3|>ε1,岩石试件在这种压缩试验下泊松比也不是常数。     

对弹性模量E测定实验的一点改进

碳素钢,合金钢等材料当横截面上的正应力σ小于材料的比例极限时,正应力与轴向线应变ε成正比关系,这就是众所周知的虎克定律,即σ=E·ε。     

LY12CZ应变疲劳材质参数测定

金属材料应变疲劳基本材质参数。σ_f′、ε′_f、b、c、K′和 n′的测定是低循环疲劳研究的重要内容,它为运用局部应力应变法估算构件的疲劳寿命提供了最基本的数据。本文较详细地叙述了在MTS 伺服闭环系统上以LY12CZ棒材试件测定上述参数的过程及有关技术细节,同时以该材料板材静力力学指标估算了板材的六个参数。试验结果及估算证明:该种材料在双对数坐标上循环稳定的应力幅(σ_a)和塑性应变分量(ε_(pa))之间,疲劳寿命(ZN_f)和弹性应变分量(ε_(ea))之间及疲劳寿命和塑性应变分量(ε_(pa))之间存在着线性函数关系;Muanson的四点关联法估算的材质参数比通用斜率法更逼近试验结果,是有相当精度的估算方法。     

正交复合材料层板冲击拉伸力学性能研究

以CFRP和GFRP 2种复合材料为例,研究正交复合材料在冲击载荷作用下的拉伸力学性能。首先,介绍了Hopk inson杆冲击拉伸实验设备以及实验技术,对实验中涉及的试件连接技术问题进行了分析讨论,并提出了相应对策。推导了应力、应变的计算公式。对CFRP、GFRP层合板进行了冲击拉伸实验研究,得到不同加载率下2种层板的应力-应变(σ-ε)曲线,以及断裂强度、拉伸模量、断裂应变随加载速率的变化规律,以期对复合材料层板在冲击拉伸情况下动态力学行为和变形、破坏机理获得初步认识。     

T91钢焊接接头蠕变性能研究

为了研究T91钢焊接接头各区域的高温力学性能,文中采用传统单轴拉伸蠕变和微型杯突蠕变研究了T91钢及其焊接接头的蠕变性能.根据Monkman-Grant、Norton关系式和Larson-Miller法则分析了微型杯突法蠕变试验和传统单轴拉伸蠕变试验之间挠度与应变、载荷与应力的关系,进而估算材料的剩余寿命.研究结果表明:微型杯突法得出的试样中心挠度曲线具有明显的"三段式"特征;在相同的断裂时间下,微型杯突法蠕变试验所施加载荷值与传统单轴拉伸蠕变试验的应力值关系为F=2.625;微型杯突法蠕变试验获得的中心挠度值与传统单轴拉伸蠕变试验的应变值关系为ε·m=1.539σ·1.011m     

浅裂纹三点弯曲试件的COD研究

本文从实验和有限无数值计算两方面研究了浅裂纹三点弯曲试件的COD值、裂纹尖端处的静水应力σH和转动因子r,并对浅、深裂纹试件断裂特性进行了比较,为工程断裂设计提供了参考。     

混凝土类材料断裂实验的试件尺寸问题

本文在混凝土尺寸效应公式和混凝土的切口敏感性规律的基础上,推导出对于三点弯曲、四点弯曲、紧凑拉伸断裂实验,能够得到有效K_(1c)值的试件的最小高度。结果表明,三点弯曲和四点弯曲实验的试件的最小高度,非常类似于Modeer公式所得结果,而紧凑拉伸试件的最小高度则随相对裂缝长度增加而增加。     

40CrMnSiMoVA超高强度钢的应力腐蚀开裂敏感性

应用控制电位慢应变速率拉伸试验方法,研究了新型无镍超高强度结构钢40CrMnSiMoVA(σ_B=1800～2000MPa)在典型模型环境3.0%NaCl 和蒸馏水中的电化学特性和应力腐蚀敏感性。研究结果表明,该钢对应力腐蚀开裂十分敏感,与空气中相比,3.0%NaCl 中开路电位下的断裂总应变εf 降低约四分之一。而在阳极极化(-640mV)和阴极极化(-1250mV)电位下,εf 的降低进一步增大,相应为空气中的42%和56%。溶液不除氧时,这种延性降低明显减少,-640mV 时εf 的降低值仅及相同电位除氧条件下的一半。扫描电镜分析表明,在腐蚀断裂区断口均呈典型沿晶破坏,并有二次裂纹分布其上。可以认为,40CrMnSiMoVA 钢在水溶液中的应力腐蚀开裂机理不是纯氢脆,而是局部阳极溶解与氢脆共同作用的氢助应力腐蚀开裂(HAC)。     

修正混合律在双相钢拉伸变形行为研究中的应用

运用修正混合律模型对双相钢应力应变分配及其与拉伸变形行为的关系进行了研究,提供了测定随应变变化的应力应变分配系数ｑ的方法。研究表明,利用ｑ值,修正混合律可以很好地描述双相钢拉伸变形行为。随应变的增加,ｑ值变小,应力比σｍ／σｆ增加,应变比εｆ／εｍ减小;两相的变形状态对双相钢的变形行为有重要影响;铁素体迅速应变硬化和铁素体到马氏体的载荷传递使双相钢具有较高的初始应变硬化速率和较高的强度。     

计算韧性断裂传播阻力的颈缩区模型

报告了对用销钉加载、双面开槽的双悬臂梁试件拉伸撕裂试验测定韧性断裂传播阻力的试验方法的改进，提出了描述韧性断裂传播问题的颈缩区模型：在平面应力条件下韧性裂纹传播路径的两侧，存在着总宽度为ｄｎ的颈缩区，实验表明该区内的平均应变εｎ仅仅取决于材料性能和试件厚度。根据这一模型导出了计算韧性断裂传播阻力的工程方法。进行了一系列对低碳钢的试验以改进试件的设计并考察颈缩区模型的合理性。     

Q235、Q345钢结构材料的低周疲劳性能

对Q235、Q345钢的低周疲劳性能进行了研究。采用轴向应变控制方法,在岛津电液伺服疲劳试验机上测定了2种钢低周疲劳过程中的循环应力响应特征、循环应力与应变的关系,通过拟合Basquin公式和Coffin-Manson公式得到了2种钢的疲劳寿命公式,据此计算了Nf=100周时的循环能量吸收率σa.Δεt值,并与别的钢筋进行了比较。通过断口扫描发现,Q235钢裂纹起源于试样表面,由于第二相质点和夹杂物的存在,形成微孔洞和微裂纹,互相连接形成疲劳断裂;Q345钢裂纹起源于表面,然后通过不断扩展形成微裂纹,再连接成宏观裂纹,最终导致材料断裂。     

45#钢动态断裂韧性测试的试验研究

利用旋转盘式间接杆-杆型冲击拉伸试验装置，对带周边切口的短圆柱小试件（45#钢）进行了室温下的平面应变型弹塑性材料动态断裂试验。用试件两端的平均载荷-相对位移曲线（P-δ）来推广Rice公式确定动态J积分，采用柔度变化率法确定起裂时间，从而获得表征弹塑性材料动态起裂韧度JID。冲击拉伸试验表明，作为典型的应变率相关弹塑性材料的45#钢，其断裂韧性随加载速率的增加而下降。     

过载后缺口局部应变范围△ε的估算式

研究了经简单拉伸过载后，缺口局部应变范围△ε的估算方法，理论与实验结果分析表明，拉伸过载虽引起缺口局部残余应变（ε’）但随后的局部应变范围△ε与应力比（Ｒ）也无关，仅取决于名义应力范围（△ε）和缺口几何尺寸参数（Ｋσ或Ｋｔ）。此外，本文还讨论了材料的应为硬化特性对△ε的影响。