冲击压缩载荷下蓝宝石的动态力学性能试验方法（下）

文章对目前氧化铝陶瓷动态力学性能的研究现状进行了相关的介绍,同时采用霍普金森压杆技术对单晶α氧化铝（蓝宝石）的动态力学性能进行了简单的试验,得到其应力-应变曲线,蓝宝石是一种硬脆材料,受到冲击压缩载荷的作用,会有一定的塑性;进而对试验数据进行相关处理,得到蓝宝石的弹性模量以及高应变率下蓝宝石的抗压强度和失效应变。     

石材动态力学性能的研究现状与发展趋势（上）

简单介绍了分离式霍普金森压杆装置及其工作原理,从不同种类的岩石、不同环境参数条件下的岩石以及岩石破坏机理的角度对岩石动态力学性能的研究现状进行了综述与评价,指出现有的研究主要还是试验研究,对金刚石加工石材过程中的切削力和已加工表面质量等物理量的测量以及对石材加工过程中材料去除机理的研究相对较少。继而讨论了石材本构与加工过程物理量的关系,得出石材的动态力学性能应用于其加工过程物理量的预测是可行的结论,并指出如何利用石材的动态力学性能以及相适应的数值仿真手段,对冲击作用、岩石微观组织演变和应力变化这三者之间的作用机制,失效机制等相关理论进行研究将是个非常重要的研究方向。     

石材动态力学性能的研究现状与发展趋势（下）

简单介绍了分离式霍普金森压杆装置及其工作原理,从不同种类的岩石、不同环境参数条件下的岩石以及岩石破坏机理的角度对岩石动态力学性能的研究现状进行了综述与评价,指出现有的研究主要还是试验研究,对金刚石加工石材过程中的切削力和已加工表面质量等物理量的测量以及对石材加工过程中材料去除机理的研究相对较少。继而讨论了石材本构与加工过程物理量的关系,得出石材的动态力学性能应用于其加工过程物理量的预测是可行的结论,并指出如何利用石材的动态力学性能以及相适应的数值仿真手段,对冲击作用、岩石微观组织演变和应力变化这三者之间的作用机制,失效机制等相关理论进行研究将是个非常重要的研究方向。     

被动围压下PBX的冲击动态力学性能

采用铝套筒和TATB基PBX,应用霍普金森压杆被动围压试验方法,研究了PBX在围压下的动态力学响应,得到了该PBX不同应变率下的屈服强度.结果表明,随着应变率的提高,屈服强度有所提高;围压状态下PBX承受的应力远高于无围压状态,变形从脆性向塑性转变,样品未发生明显的破坏.     

纳米氧化铝对混凝土静动态力学性能的影响

制备了掺量为0.2％的纳米氧化铝混凝土(NAC),采用HYY系列液压伺服试验系统和φ100 mm分离式霍普金森压杆分别研究了NAC的准静态及在不同应变率下的动态力学性能.结果表明:准静态荷载下,NAC的强度及变形性能较素混凝土(PC)明显提高,抗压强度提高约44.5％.动荷载作用下,NAC的应变率敏感性显著,随着应变率的增大,峰值应力显著提高,极限应变增幅明显.此外,掺入纳米氧化铝后,NAC的强度和变形性能较之PC亦均提升显著.分析峰值韧度指标可知,随着应变率的提高,NAC的峰值韧度近似线性增大,纳米氧化铝的增韧效果十分显著.通过电镜扫描微观机理分析,纳米氧化铝提高了水泥硬化浆体的密实度,改善了混凝土界面过渡区,进而改善了NAC的强度和韧性.     

高温下玄武岩纤维增强地质聚合物混凝土的动态压缩力学行为

为研究高温下玄武岩纤维增强地质聚合物混凝土(BFRGC)的动态压缩力学行为,本文制备了纤维体积掺量为0%、0.1%、0.2%、0.3%的BFRGC试件,并对其进行了不同温度(20、200、400、600、800℃)下的动态冲击试验。结果表明：BFRGC试件静态抗压强度、动态抗压强度和比能量吸收具有明显的温度强化效应和高温损伤效应,峰值应变表现出显著的温度塑化效应。BFRGC试件的静态抗压强度、动态抗压强度的温度阀值为400℃。随着温度的升高,BFRGC试件的静态抗压强度、动态抗压强度和比能量吸收均先增大后减小,峰值应变不断增大。掺加适量的玄武岩纤维可以提高常温及高温下地质聚合物混凝土的静态抗压强度和动态力学性能,且其最佳掺量为0.1%。     

静水压下白砂岩的动态力学性能研究

深部岩石在地下高地应力环境的动态力学性能对深部矿山工程的开展有重要影响,因此,其动态力学性能研究具有重要意义。本文以平顶山某煤矿下白砂岩为研究对象,利用三维霍普金森杆装置开展动态力学试验并采用HJC本构模型的白砂岩进行三维霍普金森杆有限元仿真,研究静水压对白砂岩动态力学性能、能量吸收和损伤的影响。结果表明：白砂岩的峰值应力随着静水压的增加而增加,峰值应变随着静水压的增加而降低;静水压可抑制裂纹的扩展,增强白砂岩的强度;HJC本构模型可以较好地模拟白砂岩的损伤失效。预期结果可为深部岩石动态力学性能的研究提供参考,并为深部岩石工程的实施提供理论基础。     

基于数字图像相关法的熔融沉积聚乳酸材料动态力学性能测试

为研究熔融沉积聚乳酸（PLA）材料动态的力学性能,利用分离式霍普金森压杆（SHPB）装置对PLA材料进行了加载应变率分别为880、1 230、1 650、2 230 s^-1的动态压缩实验,通过高帧率图像采集设备获得了不同应变率下PLA材料的变形图像,结合数字图像相关（DIC）法分析得到PLA试样表面沿加载方向的应变场,并对应变率进行了分析。结果表明,熔融沉积PLA材料在动态载荷作用下的变形过程存在弹性阶段、塑性阶段和卸载阶段;随着应变率的增加,PLA材料在塑性阶段出现了显著的塑性流动区域;PLA材料的压缩强度和最大应变均随应变率增大而增大;利用DIC法测得在整个动态冲击实验过程中,应变在试样中分布基本均匀,应变范围随应变率增大而增大,应变率在整个加载过程中基本保持恒定;DIC法测得的应变与SHPB实验基本一致,应变率误差均小于3 %,表明本研究使用的DIC法能够应用于SHPB实验。     

碱式硫酸镁水泥混凝土的冲击力学性能试验研究

制作C30、C50两种典型强度等级的碱式硫酸镁水泥混凝土与普通混凝土试件,通过分离式霍普金森压杆试验,系统地研究两种混凝土的动态力学性能,并利用回归分析加以对比.试验表明,碱式硫酸镁水泥混凝土与普通混凝土试件在冲击过程中,其冲击压缩强度、弹性模量、韧性等表现出明显的应变率硬化效应,并且两种混凝土的弹性模量、韧性指数与峰值应力均呈现非常显著的线性增长关系;在相同条件下,碱式硫酸镁水泥混凝土的韧性指数及韧性增长速率要高于普通混凝土,因此,碱式硫酸镁水泥混凝土的抗冲击性能要远优于普通混凝土.     

陶瓷-金属梯度复合材料动态力学性能研究

利用热压烧结法制备了梯度型陶瓷——金属复合材料，并对其静态压缩性能和动态冲击压缩性能进行了测试。结果表明：梯度型复合材料具有明显的各向鼻性，其平行于梯度面的力学性能优于垂直于梯度面的力学性能。复合材料是应变率敏感的材料，随着应变速率的增加，其屈服强度先增高后降低，而其单位体积吸收的能量则呈上升的趋势。     

A Dynamic Calibration Method for Crusher Gauges Based on Material Testing

This paper presents a new dynamic calibration method for crusher pressure gauges used in artillery test firings. The calibration method is based on the measurement of the plastic deformation behavior of the crusher elements in the laboratory completely isolated from test firings and measurements by reference pressure transducers. The validity of the calibration model developed is verified by comparison with the pressure records measured in artillery test firings. It was found that the calibration method developed is also suitable for the high load levels and strain rates present in tank firings.     

Multiscale Modeling of the Nanodefects and Temperature Effect on the Mechanical Response of Sapphire

A multiscale approach using Bridging Cell Method (BCM) is applied to simulate the combined effect of temperature and alumina's common structural nanodefects such as nanovoids, precracks, and Mg impurities on the mechanical response of single crystal C‐plane and M‐plane sapphire. The BCM model consists of three domains of continuum, bridging, and atomistic, where the whole system is solved in a finite element (FE) framework. Interatomic interaction potentials and temperature‐dependent formulations are incorporated in the atomistic domain to conduct simulations for structures containing nanodefects at a range of finite temperatures from 300 to 1600 K. The results are compared for each case to analyze the effect of temperature and nanodefects. Mechanical response of the material is presented and discussed with respect to ultimate tensile strength (UTS), stress distribution and elasticity. Results show different material behavior for C‐plane and M‐plane under the same biaxial loading conditions but containing different nanodefects. Precracks are found to be the most critical defects for both systems, which significantly reduce structural strength.     

以聚酯多元醇为基的聚氨酯弹性体的动态力学性能研究

合成了以聚酯多元醇为基的聚氨酯弹性体(PUE),研究了聚酯多元醇结构及相对分子质量、扩链剂类型及用量等因素对聚氨酯弹性体的动态力学性能的影响。结果表明:以相对分子质量为2000及3000的聚酯多元醇制得的PUE中存在明显的相分离;当扩链剂中带有苯环结构时,PUE的玻璃化转变温度(Tg)升高,储能模量增加,阻尼因子下降;PUE的Tg及储能模量随着扩链剂L-MOCA用量的增加线性升高,阻尼因子线性下降。     

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。     

纳米材料对超高性能混凝土动态力学特性的影响实验研究

对掺入不同种类和含量纳米材料的超高性能混凝土分别进行了静、动态压缩和劈裂试验,分析了纳米材料种类及其含量对超高性能混凝土材料动态力学特性的影响,给出了超高性能混凝土动态增长因子曲线.结果表明:超高性能混凝土为应变率敏感性材料,超高性能混凝土的动态强度随着应变率的增大而增强;纳米材料种类对超高性能混凝土动态强度的影响不明显,但对其动态增长因子影响比较显著;纳米材料含量对超高性能混凝土动态强度和动态增长因子影响明显,适宜的掺量能够更有效地改善超高性能混凝土的动态力学性能.     

高强混凝土在冲击荷载下的力学性能

随着混凝土配比以及施工技术的改进,高强混凝土得到广泛使用,本文利用直径100 mm的分离式霍普金森压杆试验系统,研究了不同应变率下高强混凝土的动态力学性能,并对其动压强度、峰值应变、弹性模量及破坏形态的变化规律进行分析.结果表明:随应变率增大,高强混凝土的动压强度、峰值应变及破坏程度均呈上升趋势,表现出明显的应变率效应,同时,弹性模量则未出现明显变化趋势.高强混凝土具有更大的动压强度,但相对增幅下降,具有较小的率敏感性,现有CEB公式并不能有效拟合高强混凝土DIF值.同时,高强混凝土动弹性模量较大,峰值应变较小,其变形能力降低.在破坏形态分析中,高强混凝土具有更多的细小碎粒,破坏程度更大.     

丁羟推进剂/衬层界面黏结性能劣化的动态力学表征

研究了高温加速老化过程中丁羟推进剂联合黏结试件的老化特性,探索了利用动态力学表征丁羟推进剂/衬层界面(P/L界面)黏结性能劣化的方法.结果表明,高温老化使黏结件P/L界面黏结强度增大,推进剂中可迁移组分向衬层的迁移量增加,衬层降解,这使得P/L界面两侧材料力学性能差异增大,缺陷增多,P/L界面黏结性能劣化.动态力学分析实验表明,衬层初始模量、界面推进剂和本体推进剂的储能模量与黏结件黏结强度具有相关性,可作为表征P/L界面黏结性能劣化的参数.给出了利用动态力学参量表征黏结件黏结强度的回归关系.