金属镍剧烈塑性变形过程中微结构演化的分子动力学模拟

为了认识金属块体纳米材料微观结构特征及研究成型过程中微结构形成演化机制,运用分子动力学模拟方法,对金属材料镍的剧烈塑性变形制备过程进行了剪切模拟计算,并对变形过程中微结构的演化过程进行了分析。模拟结果表明:位错增殖只发生在塑性变形的早期,而在塑性变形后期,位错的增长和消亡达到动态平衡;不同应变下位错密度的大小受到变形工艺的影响;参与变形的微观结构有层错、孪晶和五重孪晶等。模拟结果给出金属镍剧烈塑性变形的整个微观过程,为研究微观变形机理研究提供了参考。     

焊接方法对1Cr18Ni9Ti 钢低温拉伸变形行为的影响

采用了焊条电弧焊（SMAW）和钨极氩弧焊（TIG）接方法，对1Cr18Ni9Ti 钢焊接试样在77K 进行拉伸试验。利用光学显微镜分析拉伸试样断口附近的显微组织，及焊缝组织。用 SEM 对拉伸断口进行观察，研究了两种焊接方法对1Cr18Ni9Ti 钢焊接件的低温拉伸行为的影响。研究结果表明：TIG 焊对低温条件的拉伸性能优于 SMAW 焊，经过固溶处理的拉伸性能有很大的提高；焊缝区及拉伸断口附近的显微组织中均出现马氏体组织，并且焊缝处马氏体组织特别细小；TIG 固溶处理后的微观组织中马氏体的量均比其它几种状态下微观组织中马氏体的量多，并且狭小；并分析了影响1Cr18Ni9Ti 钢低温拉伸变形行为的主要因素。     

基于非线性接触本构的颗粒材料离散元数值模拟

在考虑颗粒间细观非线性接触关系的基础上,基于空隙胞元法,采用颗粒离散元法对二维颗粒体试样进行了平面应变数值模拟。颗粒间接触用广义弹簧单元表示,相邻颗粒接触点的塑性变形用非线性弹簧表示。在准静态、小变形条件下,研究了试样的微观织构变化和宏观力学行为。单个空隙胞元的变形通过周围颗粒的相对运动来计算,将离散系统中的变形与连续体中的相应变形联系起来,应用于颗粒离散元方法中平均应力的计算。文中给出了细观尺度上局部织构(通过空隙数,接触价键,配位数来表征)的变化过程,对比了不同情况下的应力–应变关系曲线,再现了试样的加卸载曲线。结果表明了颗粒介质之间的咬合作用对材料的宏观力学行为有比较明显的影响。     

铁弹材料孪晶变形的统计行为

针对铁弹材料孪晶变形过程的微观图像与动力学统计行为之间关系尚不清楚的问题,构筑了基于朗道自由能理论的原子间势函数,并应用于分子动力学模拟。研究结果表明:应变控制下铁弹材料孪晶变形过程中的统计规律和微观形貌均强烈依赖于体系的温度、弹性模量和特征尺寸。铁弹畴形貌的变化在势能曲线上表现为能量噪声。在塑性变形区,其孪晶变形的统计规律会从低温的幂律分布变化到中温的Kohlrausch分布以及高温下的Vogel-Fulcher分布。而在屈服变形区,孪晶变形在较大的温度和应变速率范围内均服从幂律分布,且能量噪声的平均形貌表现为对称的抛物线形。微观形貌分析发现,对于弹性模量较小的铁弹材料,剪切变形可以使其产生高密度的畴界,而且会随试样尺度的减小而增加,这为利用畴界的功能特性提供了1个新的思路。     

间歇疲劳试验对盐岩疲劳特性的影响

通过间歇疲劳试验和传统疲劳试验的对比,研究了无应力间歇时间对盐岩疲劳特性的影响。经过间歇疲劳试验的盐岩试样与传统疲劳试样差异巨大。表现出的不同点主要有:1在相同的应力加载条件下,盐岩的间歇疲劳寿命与传统疲劳寿命相比缩短了50%以上;2间歇疲劳试验中间歇后的每个循环不可逆变形更大,不可逆变形的累计速率更快;且随着间歇时间的增加,变形越大,累计速率越快;3卸载弹性模量总体上逐渐增大,间歇疲劳试验中,卸载弹性模量随间歇时间的变长而增大。间歇疲劳的机理是:在盐岩内部缺陷发育生长时,缺陷周围由于屈服的时空顺序差异引起了应力应变的不协调响应,导致了残余应力;在残余应力作用下,晶粒内部产生的位错做反向运动,且间歇时间越长,反向运动距离越大;再次加载时,由于包申格效应,导致位错滑移引发的塑性变形更大。     

泥炭土固结试样尺寸效应及应变计算方法研究

为了研究泥炭土固结试验中的尺寸效应,针对云南不同有机质含量的泥炭土,使用高度为20 mm、25 mm、30 mm、35 mm、40 mm的土样进行了5组共25个一维固结试验。结果表明：泥炭土具有显著的尺寸效应;当荷载较低时,变形量随着试样高度的增大先增大,后逐渐减小或保持稳定,应变随着试样高度的增大先增大后减小,变形量和应变均在试样高度为30 mm时取得最大值;当荷载增大后,泥炭土变形量与试样高度呈线性关系,而应变则保持稳定;建议泥炭土的单向固结试验使用30 mm高度试样。同时,采用回归分析的方法,研究了不同种类泥炭土固结应变与荷载、烧失量、密度、含水率之间的关系,提出了泥炭土的固结应变计算公式,为泥炭土地基的沉降计算提供参考。     

两相区位错增殖对低碳贝氏体/铁素体复相钢组织和性能的影响

利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、电子探针(EPMA)、X射线衍射仪(XRD)、室温拉伸等手段,通过两相区保温-淬火(IQ)、两相区形变后保温-淬火(DIQ)、两相区保温-淬火-配分-贝氏体区等温(IQ&PB)及两相区形变后保温-淬火-配分-贝氏体区等温(DIQ&PB)热处理工艺,研究高温形变对室温组织、性能、残余奥氏体稳定性的综合影响作用.结果表明,经15%的压缩形变后铁素体中位错密度由0. 290×1014增加至1. 286×1014m-2,马氏体(原奥氏体)中C、Cu元素富集浓度提高,高温形变产生位错增殖对元素配分有明显促进作用. DIQ&PB工艺下,形变后贝氏体板条尺寸变短且宽度增加0. 1μm左右,贝氏体转变量较未变形时增加14%,多边形铁素体尺寸明显减小.力学性能方面,两相区形变热处理后抗拉强度增加132. 85 MPa,断后伸长率增加7%,强塑积可达25435 MPa·%.形变后残余奥氏体体积分数由7. 8%提高到8. 99%,残余奥氏体中碳质量分数由1. 05%提高到1. 31%.     

三轴加卸载下花岗岩脆性破坏及应力跌落规律

基于2种卸荷应力路径和常规三轴压缩试验,研究了加卸载条件下花岗岩的变形破坏及应力脆性跌落特征.卸荷条件下岩石变形主要是向卸荷(主)方向回弹或拉伸变形为主,而非或次卸荷方向的塑性变形很小,峰后应力应变曲线呈现明显的脆性特征.而加载条件下岩石以轴向压缩变形为主,且压缩塑性变形随围压增大而增大;卸荷条件下破坏岩石各种级别的张...     

地裂缝活动下分段式马蹄形隧道特殊变形缝的三维变形特征试验研究

 为研究40°斜穿地裂缝分段式马蹄形衬砌结构受地裂缝影响的变形破坏模式、特殊变形缝的三维变形特征,从西安地铁隧道工程背景和西安地裂缝地质环境出发,根据相似理论设计分段式马蹄形隧道衬砌结构40°斜穿地裂缝的物理模型试验。模型顶面土体沉降、结构底部土压力分布、变形缝三维变形特征表明：分段式马蹄形隧道衬砌结构40°斜穿地裂缝时其破坏模式为顺变形缝发生整体剪切变形破坏,变形缝发生垂直位错、轴向拉伸、水平偏移三维变形分量,管段结构混凝土没有破坏;变形缝拱顶处的三维变形分量均分别大于其拱底的,且其分布规律基本一致;上盘侧变形缝垂直位错大于下盘侧,其轴向拉伸变化不大,水平偏移主要发生在地裂缝处,变形缝垂直位错从下盘端部向上盘逐渐增加;根据相似理论推算,原型结构在地裂缝上盘下降90 cm时,5处变形缝最大总垂直位错量达72 cm,最大总轴向拉伸量达34.5 cm,最大总水平偏移量达32 cm。     

S690Q高强钢对接节点的焊后性能（英文）

通过试验研究了S690Q高强钢对接节点的焊后性能。利用手工电弧焊焊接了3个厚度为8mm的S690Q高强钢对接节点,焊接过程中对3个节点分别采用不同的焊接热量。在微观层面上,用微观结构测试和微观硬度测试研究焊接对于节点的影响;在宏观层面上,通过拉伸试验研究焊接对于节点力学性能的影响。微观结构测试结果表明,S690Q高强钢的主要微观结构是回火马氏体。焊接后,在粗晶热影响区会转化为粒状贝氏体,在细晶热影响区会转化为铁素体和渗碳体,在回火区部分回火马氏体会分解成铁素体。基于硬度测试结果,可以在热影响区内发现软化层的存在,软化层与母材相比具有较低的硬度。此外,热影响区的宽度也随着焊接热量的升高而增大。拉伸试验表明,焊接对于S690Q高强钢节点的强度具有劣化作用,这主要是由焊接过程中形成的软化层造成的。所有测试节点的失效位置均位于热影响区,而且随着焊接热量的升高,强度的劣化现象也变得越来越严重。