含有球形介在物材料的弹性模量

著者利用了等价介在物和矩阵的方法，依据Ｍｏｒｉ－Ｔａｎａｋａ的结论，提出了一个含有椭球形介在物材料的应力－应变的关系式。并利用这个关系式讨论了含有球形介在物材料的弹性行为，进一步得到了材料整体的弹性模量。在本研究中所涉及的材料其基体和介在物均为各向同性材料，介在物的体积相对于基体是非常地小并与基体紧密相联。其结果显示出了含有球形介在物的材料具有各向同性物质的性质。提出了提高这种材料弹性模量的途径。     

在轴向应力状态下含有扁长椭球形增强物复合材料的平均弹塑性过程

研究了在轴向应力状态下,含有扁长椭球形增强物复合材料的弹塑性过程,进一步提出了判断在屈服点处是基体首先屈服还是增强材料首先屈服的判断基准,寻找到了材料整体的屈服应力与增强材料或基体屈服应力的关系。在本研究中所涉及的材料其基体和增强材料均为理想的各向同性材料,增强材料为扁长椭球体,其体积相对于基体是非常地小并与基体紧密相联。明确地得到了基体或增强材料首先屈服时所对应     

在轴向应力状态下含有扁长椭球形增强物复合材料的平均弹塑性过程

研究了在轴向应力状态下,含有扁长椭球形增强物复合材料的弹塑性过程,进一步提出了判断在屈服点处是基体首先屈服还是增强材料首先屈服的判断基准,寻找到了材料整体的屈服应力与增强材料或基体屈服应力的关系。在本研究中所涉及的材料其基体和增强材料均为理想的各向同性材料,增强材料为扁长椭球体,其体积相对于基体是非常地小并与基体紧密相联。明确地得到了基体或增强材料首先屈服时所对应      

材料应力-应变的球形纳米压入法研究进展

应力-应变(σ-ε)关系是材料设计和开发的重要指标。单轴拉伸与压缩实验是获得材料应力-应变关系的重要手段,然而受限于尺寸要求,它们难以应用于微纳米尺度下的表征。基于深度敏感的仪器化纳米压入仪具有高的载荷和位移精度,被广泛应用于研究微纳尺度材料的力学性能,例如弹性模量、硬度、应变速率敏感指数与蠕变参数等。近年来国内外研究者开展了从纳米压入的载荷-位移(P-h)曲线中直接获取材料完整σ-ε关系的研究,其中球形压头具有平滑与非自相似应力应变场,得到了广泛关注。球形压入分析的难点在于被压材料处于三轴应力状态,不均匀的应力应变分布使得压入应力与压入应变难以直接测量。为简化分析,研究者们提出了诸多定义,例如不同的压入应变、代表性应力和代表性应变定义等。其分析方法也纷杂各异,根据实现过程可大致分为经验物理法以及模拟分析法两大类。在经验物理法中,通过定义压入区域内代表性应力与代表性应变,并分别将它们近似为单轴塑性流变的应力与应变,从而实现P-h曲线到σ-ε关系的转换。该种方法简单易行且得到广泛应用,但其结果依赖于上述代表性物理量的选取与定义,并对实验测量精度非常敏感。在模拟分析法中,研究者首先通过模拟计算不同本构方程,假想材料的压入P-h曲线,然后建立其与本构方程参数之间的函数关系,以实现从实验P-h结果到材料σ-ε关系的反演分析。可见建立准确的函数关系是该方法的核心,常用的方法有量纲分析和曲线拟合两类,然而目前函数的稳定性和适用性仍是限制其广泛应用的重要因素。近年来,基于计算机科学与技术的快速发展,研究者们通过引入新型算法以智能的方式筛选材料力学参数,实现预测结果与实验值的最佳匹配,这类方法展现出了具大的发展潜力。综上,本文分别从经验物理法和模拟分析法综述了应力-应变关系的球形压入方法的研究进展,对压入基本概念模型、物理量的定义以及方法的建立进行了系统介绍,并对比了各自的优势和不足,以期为微纳米尺度下的力学研究提供实验和应用参考。     

各向同性均质弹塑性材料圆棒试样单向拉伸试验变形特性与应力应变本构关系的相关性分析

针对各向同性均质弹塑性材料圆棒试样单向拉伸试验,分别从理论上以及采用有限元法分析了变形特性与应力应变本构关系的相关性,探讨了形成颈缩的必要条件及实际颈缩形貌的形成过程。结果表明,等效塑性应变ε_p达到一定临界值后,流变应力σ₀不再随等效塑性应变ε_p的增大而增大的材料的应力应变本构特性,以及试样为非理想圆柱体是产生颈缩的必要条件,颈缩后期内部形成断裂是导致颈缩区最小截面位置弧形轮廓线曲率半径较小的原因。     

脆性材料在双向应力下的断裂和失效研究

采用热力学方法对脆性薄片试样成功地进行了双向和单向平面拉伸试验,通过观察和记录试片中心的直通裂纹的扩展和断裂过程,测试出玻璃和陶瓷薄片的断裂韧性在双向和单向拉伸载荷时的差别．结果表明双向拉伸使裂纹阻力增强,平行于裂纹的应力对裂纹扩展有影响．该研究表明,对线弹性材料在双向载荷作用下,传统的应力强度因子准则不适用．裂纹张开的应变依赖性被证实在双向应力的断裂评价中．     

瓦斯压力对煤岩材料全应力-应变过程瓦斯渗透特性的影响

煤岩材料是典型的多孔介质材料,瓦斯压力是煤岩材料受到的内部孔隙压力.应用自行研制的煤岩材料三轴瓦斯渗流试验装置研究了不同瓦斯压力作用下煤岩材料全应力-应变过程瓦斯渗透特性的变化规律,结果表明,围压恒定时,在某一瓦斯压力下,煤岩材料全应力-应变过程曲线与渗流速度-轴向应变曲线具有较好的对应关系.理论研究表明,瓦斯气体对煤岩材料具有力学和吸附作用.围压恒定时,在一定的瓦斯压力范围内,增加瓦斯压力可增大煤样的渗透率.研究结果对预测煤岩瓦斯涌出和预防煤与瓦斯突出具有现实指导意义.     

具有高界面压应力的高分子共混物Ⅱ.拉伸过程中形态演化与增强机理

研究了聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)/聚乙烯(PE)和聚碳酸酯(PC)/PE共混物在拉伸过程中形态的演化和增强机理.结果表明,高界面压应力是共混物在基体加工温度成型时,从成型温度冷却到室温过程中基体收缩比分散相大产生的;两种共混物在拉伸中有不同的形态演化过程:PC粒子原位形成了微纤,粒子与基体间没有明显的界面滑动,而PET粒子只产生较小的塑性变形,成为椭球状粒子,粒子与界面间存在滑动.PC对基体PE的增强效果比PET的更好,因为PC/PE共混物拉伸过程中形成了良好增强作用的原位微纤.在拉伸过程中,PET/PE试样的细颈在靠近非浇口端形成,并从此扩展开.部分拉伸后,PC/PE试样比PET/PE试样的弹性回复大,回复到平衡状态时间长,这是两种共混物分散相变形机理不同引起的.