加载速率对A12O3陶瓷弯曲切口强度及其概率分布的影响

测定了Ａ１２Ｏ３陶瓷在不同恒位移加载速率作用下的弯曲强度和弯曲切口强度。结果表明，不同切口的实际应力速率可由试验记录的载荷－时间曲线确定。在实验的四种加载速率下（０．０５，０．５，５和５０ｍｍ／ｍｉｎ），其弯曲强度、弯曲切口强度均同时符合正态分布、对数正态分布和Ｗｅｉｂｕｌｌ分布，加载速率在０．０５～５ｍｍ／ｍｉｎ，其弯曲强度、弯曲切口强度符合本文给出的陶瓷材料切口强度的表达工，从而实现了用光滑试     

Al2O3/TiC 复合陶瓷高温弯曲强度与弯曲切口强度研究

研究了Al₂O₃/TiC 复合陶瓷的高温弯曲断裂强度和弯曲切口强度。实验结果表明, 该材料在600℃以下, 弯曲强度基本没有变化, 800℃时弯曲强度开始下降。600℃弯曲切口强度与室温切口强度变化规律相同, 可以由室温弯曲切口强度关系式预测。800℃时切口敏感性降低, 弯曲切口强度与室温下切口强度的变化规律不同。另外, 对弯曲强度试样结果进行统计处理, 分析表明该陶瓷材料的室温和高温弯曲强度和弯曲切口强度均符合W eibull 分布; 相同温度的弯曲强度与切口强度的W eibull 模数基本相同; 高温弯曲切口强度分散性均小于室温弯曲切口强度分散性。该结果为陶瓷构件在高温下的安全可靠性设计提供了指导。      

陶瓷切口强度的概率分布(Ⅱ)预测

根据前文的研究结果^[1],本文给出了陶瓷的弯曲强度实验结果预测切口强度概率分布的程序．结果表明,陶瓷切口强度服从正态分布、对数正态分布和Weibull分布,并且对这三种分布均可进行预测．陶瓷切口强度上述三种概率分布的预测结果与实验数据符合得很好．可以预测陶瓷切口强度的概率分布对陶瓷构件的设计和可靠性评估具有实际意义．     

陶瓷切口强度的概率分布(Ⅰ)基本表达式

本文对Ａｌ２Ｏ３陶瓷的强度实验结果进行了进一步分析，分析结果表明，陶瓷的弯曲切口强度和弯曲断裂强度的实验结果同时服从正态分布、对数正态分布和两参数Ｗｅｉｂｕｌｌ分布，进而根据脆性材料切口强度表达式和概率论一般原理，求得了切口强度和弯曲强度统计特征参量间相互关系表达式，并进行了验证。     

加载速率对点阵铝力学行为及吸能特性的影响

目的研究基体材料和加载速率对点阵铝力学性能和吸能特性的影响规律。方法针对工业纯铝、6063铝合金为基体的点阵铝在3种不同的加载速率下进行压缩力学试验。结果加载速率从2mm/min增加到250 mm/min时,点阵纯铝的屈服强度增加了2 MPa,点阵6063铝合金的屈服强度增加了7.6 MPa;加载速率从250 mm/min增加到500 mm/min时,点阵纯铝的屈服强度变化不大,而点阵6063铝合金的屈服强度增加了8.2 MPa;当加载速率一定时,点阵6063铝合金的屈服强度要大于点阵纯铝。结论点阵6063铝合金的力学性能和单位体积吸能随着加载速率的增大而增大,并且点阵6063铝合金的力学性能和吸能特性要大于点阵纯铝。     

陶瓷切口强度的概率分布(Ⅰ)基本表达式

本文对Al2O3陶瓷的强度实验结果进行了进一步分析，分析结果表明：陶瓷的弯曲切口强度和弯曲断裂强度的实验结果同时服从正态分布、对数正态分布和两参数Weibull分布．进而根据脆性材料切口强度表达式和概率论一般原理，求得了切口强度和弯曲强度统计特征参量间的相互关系表达式，并进行了验证．     

高延性水泥基复合材料弯曲性能的率效应

探究了不同加载速率(0.1、1、10和50 mm/min)、不同PVA纤维掺量(体积分数1.5%、1.75%、2%)以及混杂使用PVA纤维与碳酸钙晶须对高延性水泥基复合材料(High Ductility Cementitious Composites, HDCC)弯曲性能的影响。试验结果表明：随着加载速率的提高,HDCC的抗弯强度呈上升趋势,但试件的能量吸收能力下降,弯曲韧性降低。PVA纤维对HDCC的抗弯性能起控制作用,在相同加载速率下,HDCC的抗弯性能随PVA掺量的降低而劣化。相比于单掺1.75%或1.5%PVA纤维,混杂使用碳酸钙晶须提高了HDCC在不同加载速率下的抗弯强度、弯曲韧性和能量吸收能力。而相比于单掺2%PVA纤维,在不同加载速率下混杂使用1.75%PVA纤维和1%碳酸钙晶须并没有引起HDCC弯曲性能明显的劣化,但降低了HDCC成本,提高了性价比。     

加载速率对锈蚀钢筋与混凝土粘结性能的影响

为探究加载速率对锈蚀钢筋与混凝土粘结性能的影响,开展16根RC梁(质量损失率0%～8.7%)在不同加载速率(0.5～300 mm/min)下的粘结性能测试,据此提出考虑加载速率和钢筋锈蚀影响的粘结强度计算公式,并开展锈蚀钢筋混凝土梁粘结力学行为的数值模拟,分析高加载速率(30～30 000 mm/min,应变率10^-4～10^-1s^-1)下锈蚀梁的粘结滑移力学行为。研究表明：(1)加载速率对锈蚀钢筋混凝土梁式试件的粘结应力-滑移曲线形状以及粘结强度与残余粘结强度的比值影响不大;(2)随着加载速率的增加,锈蚀钢筋与混凝土的粘结强度和残余粘结强度显著增加,粘结区应力峰值显著增加并逐渐向加载端靠近;(3)本工作提出的考虑加载速率和钢筋锈蚀影响的粘结强度计算公式在0.5～30 000 mm/min的加载速率范围内有很好的适用性。     

不同加载速率下高性能水泥基复合材料断裂性能研究

为研究加载速率对高性能水泥基复合材料(High-performance cement-based composites,HPCC)断裂性能的影响,本研究对带预制裂缝的HPCC矩形梁进行了三点弯曲测试.以裂缝嘴张开位移(Crack mouth opening displacement,CMOD)为加载控制参数,加载速率分别为0.001 mm/s、0.01 mm/s和0.1 mm/s,试件内钢纤维体积掺量分别为0％和2％(均为质量分数).基于荷载-裂缝嘴张开位移(P-CMOD)曲线分析了第一裂纹应力、弹性模量、弯曲强度、失稳韧度以及断裂能等一系列断裂特征参数随加载速率的变化规律.试验结果表明:(i)第一裂纹应力和弹性模量几乎不受钢纤维含量和加载速率的影响;(ii)HPCC弯曲强度与应变率比呈对数关系,且含钢纤维HPCC的弯曲强度率效应更明显;(iii)含钢纤维HPCC的失稳韧度和断裂能有很大程度的提升,但其对加载速率的敏感性较低.掺钢纤维能够有效提高HPCC材料抵抗冲击荷载的能力.     

2D和2.5D编织陶瓷基复合材料加载速率效应和应力-应变行为模拟

对A、B、C三种工艺制备的2D和2.5D编织陶瓷基复合材料进行了准静态拉伸试验,试验采用的加载速率分别为0.02mm/min、0.2mm/min、1mm/min、5mm/min、25mm/min、125mm/min。获得了不同加载速率下,2D和2.5D编织陶瓷基复合材料的应力-应变曲线。基于所获得试验结果,讨论了加载速率对2D和2.5D编织陶瓷基复合材料力学性能产生影响的原因。试验结果表明:A、B工艺的2.5D编织陶瓷基复合材料对加载速率的变化不敏感;C工艺的2D编织陶瓷基复合材料对加载速率变化不敏感,而A工艺的2D编织陶瓷基复合材料对加载速率变化较为敏感,随着加载速率的增加,材料的初始弹性模量有较大程度的增大,破坏应变有所减小。基于基体强度分布理论,模拟了对加载速率不敏感的2D编织陶瓷基复合材料在拉伸载荷下的应力-应变行为。     

三点弯曲试验弯剪耦合效应分析及测试结果修正方法

三点弯曲试验中存在着弯剪耦合效应,通过引入弯剪耦合系数,利用Tsai-Hill强度准则建立弯剪耦合方程,定量分析了弯剪耦合作用,提出了复合材料三点弯曲试验结果修正方法。研究表明：弯剪耦合效应会对复合材料三点弯曲试验结果产生比较大的影响。在弯剪耦合效应作用下,弯曲强度测试误差随弯剪强度比的增大而增大,剪切强度的测试误差随弯剪强度比的增大而减小。当弯剪耦合系数一定时,由耦合引起的测试误差的大小取决于梁的跨高比与材料的弯剪强度比的比值。对试验结果修正后,增加了不同跨高比下的三点弯曲试验结果的可比性,反映了材料的固有属性。     

A SIMPLE TEST METHOD FOR ENERGY DISSIPATION RATE, CTOA AND THE STUDY OF SIZE AND TRANSFERABILITY EFFECTS FOR LARGE AMOUNTS OF DUCTILE CRACK GROWTH

Abstract— Simple extensions to the standard deep notch bend test procedure are suggested to allow the collection of data relevant to the energy dissipation rate, D , crack opening angle, COA, and J , all for arbitrarily large amounts of growth in extensive plasticity. The methods of analysis are detailed for real elastic-plastic behaviour of a high strength low-hardening type metal with a view to encouraging use on a wider range of materials. A proposal is made, and equations given, that the particular version of J used for an R -curve derived from the area under the loading diagram, should correspond to the value of the far-field integral, J _ff.
The relationship between the global measure of COA that emerges from D and the local crack tip opening angle, CTOA, as used in computational studies, is established. Transferability of CTOA data is examined in the light of effects of size and configuration. An explicit rule of the form CTOA √G = f (material and configuration) is proposed for the modelling of ductile growth in finite element studies. It is applied to a set of data in the literature, for the variation of CTOA with size in the deep notch bend test and for the configurations, bending, double edge and centre cracked tension.     

Mechanical properties of nickel manganites-based ceramics used as negative temperature coefficient thermistors (NTC)

A series of nickel manganite ceramics of composition Ni_xMn_3−xO₄ (0.28 ≤ x ≤ 1) has been prepared by sintering powders obtained using two different ways: the classic solid/solid reaction and the co-precipitation method (soft chemistry). The evolution of the three-point bend strength has been correlated to the density and the structure of the ceramics. As expected, the strength decreases with increasing porosity. A correlation has been observed between the flexure strength and the structure of the spinel phase. The bend strength increases as the structural distortion (c/a ratio) increases, probably due to a lowering of symmetry rather then a modification of the bond strength. Moreover, we show that a modification of the oxidation state does not affect the value of the flexure strength.     

Effects of Nickel Distribution on the Strengthening and Toughening of Alumina Ceramics

Three types of composite materials were designed and fabricated by hot pressing powder blends of alumina with 20 vol. pct nickel particles. The composites differ in the shape, size and distribution of the nickel particles. Composite microstructures are described and measurements of density, hardness, flexure strength, and fracture toughness are reported. The results showed that the fracture strength of the composite with dispersed nickel particles is higher than the other two composites （network microstructure and mixed microstructure） and the alumina matrix. For all the composites studied, tougher materials than the monolithic alumina were produced. The fracture toughness of the composite with a network microstructure is much higher than that of the other composites. The toughening mechanisms were described based on the observation of the fracture surfaces and the crack-particle interactions. Moreover, the parameters for microstructural tailoring of these materials have been deduced. The toughening of the produced composites was explained in light of the interracial bond strength.     

SiC—WC复合陶瓷材料的研究

本文对亚微细SiC—WC复合陶瓷粉末的制备及热压烧结性能进行了研究。在探讨烧结体密度、强度随热压条件变化的基础上得出了适合于SiC—WC复合陶瓷的热压工艺条件。在此条件下烧结体的相对密度达99％以上,弯曲强度达1019MN/m~2。研究表明,在SiC中加入5～25Vol.％的WC,能改善材料的烧结性能,加快致密化速率,并能提高烧结体的强度与韧性。     

汽车轮辋用钢搅拌摩擦焊接头组织及力学性能

目的 为搅拌摩擦焊在轮辋钢的应用提供理论数据。方法 选用厚度为4.5 mm的江铃汽车V362轮辋钢板B380CL,采用不同的焊接参数,获得搅拌摩擦焊接头,对焊缝宏观成形及微观组织进行分析,研究焊接参数对组织的影响;通过进行拉伸试验和硬度测试,分析焊接参数对焊接接头性能的影响;对接头焊缝进行X-Ray无损探伤。结果 当搅拌头旋转速度为950 r/min,焊接速度分别为37.5, 47.5, 60 mm/min时,均能形成焊接接头。焊接速度为47.5 mm/min时,焊缝宏观成形较好,微观组织无缺陷,微观组织为铁素体和珠光体,抗拉强度最高,超过母材;焊接接头各区域微观组织硬度较母材高,伸长率较焊接速度为37.5 mm/min时的接头高。结论 搅拌摩擦焊实现轮辋钢的对接,该研究中旋转速度950 r/min,焊接速度47.5 mm/min为最佳工艺参数,接头抗拉强度超过母材。