开孔与闭孔泡沫铝的压缩力学行为

研究了开孔与闭孔两种胞孔结构不同、制备工艺不同的泡沫铝在准静态压缩载荷下的压缩响应曲线.结果表明:开孔与闭孔泡沫铝压缩应力-应变曲线均具有多孔泡沫材料明显的三阶段特征,即线弹性段、塑性屈服平台段及致密段;相对密度对泡沫材料的力学性能(如杨氏模量、屈服强度)有很大影响;在准静态下,开孔泡沫铝表现出明显的应变率效应,而闭孔泡沫不如开孔敏感;泡沫铝材料表现为弱的各向异性;胞孔结构影响两种泡沫材料的压缩响应曲线.     

泡沫陶瓷压缩性能的实验研究

研究了两种不同工艺(11#自然硬化法和22#烧结法)生产的泡沫陶瓷分别在1mm／min和5mm／min的变形速率和不同方向受到单向压缩条件下的应力—应变曲线或力—位移曲线。结果表明：泡沫陶瓷受压缩的应力—应变曲线并不具备泡沫材料受压缩的典型应力—应变曲线的三阶段特征，它没有明显的弹性变形段，只有屈服平台段和紧实段；在压缩过程中，11#泡沫陶瓷的骨架变形以弯曲为主，22#泡沫陶瓷的骨架变形主要是由局部断裂产生；泡沫陶瓷结构为各向同性。     

泡沫铝动态力学性能的实验研究

本文主要利用分离式霍布金森压杆 (SHPB)对泡沫铝进行了三种应变率 (0 6× 10 3 s、1 0× 10 3 s和 1 9× 10 3 s)动态压缩实验。实验结果表明 :泡沫铝的动态应力 应变曲线也具有泡沫材料的动态应力 应变曲线的“三阶段”特征 ,并且应变率对其影响明显 ,流动应力随着应变率的增加而增加 ,泡沫材料的力学性能更多地表现出泡沫结构特性     

一种改进的Yeoh超弹性材料本构模型

橡胶通常被看作一种不可压缩各向同性的超弹性材料,其本构模型通常用应变能密度方程表示。针对Yeoh模型偏软的特性,该文提出了一种改进的Yeoh超弹性材料本构模型。基于连续介质力学大变形理论,给出了改进的Yeoh模型在三种特殊变形模式下的应力-应变关系,并与原有的Yeoh模型和实验数据进行了对比。结果表明：改进的Yeoh模型在保持Yeoh模型体现反“S”形应力-应变关系的前提下,有效地克服了Yeoh模型在预测等双轴拉伸曲线时“偏软”的特性。在较大的应变范围内能够同时准确地预测单轴、平面和等双轴拉伸-压缩的应力-应变关系,具有较大的工程应用价值。     

粘土质泡沫陶瓷力学性能实验研究

本文以泡沫陶瓷的静、动态力学性能为研究目的,针对其吸波耗能作用明显、抗爆能力强、工程应用潜力较大的特点,对一种新的粘土质闭孔泡沫陶瓷开展了准静态一维应力压缩实验、一维应变压缩实验以及动态一维应力压缩实验。得到该材料在三种加载条件下的应力-应变曲线,讨论了不同加载条件下的材料的强度特性和变形破坏特征。结果表明：（1）泡沫陶瓷属于应变率敏感材料;（2）虽然泡沫陶瓷的弹性极限不高,但峰值应力过后,强度并没有立即消失,而是维持在一定的应力水平上;（3）不论是动加载还是静加载,泡沫陶瓷的极限应变都很大,与孔穴压实相关的变形不可逆过程所导致的能量耗损十分可观,材料的吸波耗能效果突出。因此泡沫陶瓷可以作为防护工程中抗爆抗冲击构件的首选材料之一。     

密度和应变率对聚苯乙烯泡沫(EPS)准静态压缩力学行为的影响

分别研究了聚苯乙烯泡沫(Expanded polystyrene,简称EPS)在三种不同密度和三种不同加载速率下的无侧限单轴准静态压缩力学行为.结果表明:EPS的压缩与一般多孔材料的压缩特征相似,其应力-应变曲线也分为三阶段(弹性段、塑性屈服平台段及致密段).并验证了聚苯乙烯泡沫(EPS)在线弹性阶段的弹性模量与其密度近似符合二次函数关系;通过对实验结果的拟合得出了EPS的密度与其屈服强度呈线性关系并给出了关系表达式.同时表明:同一密度的EPS在不同加载速率下其线弹性模量基本不变而屈服强度随加载速率的增加而显著增加,其应变率敏感度m值较大且变化显著,EPS表现出明显的应变率效应.     

基于Sherwood–Frost模型构建聚乙烯泡沫拉伸本构

目的 研究聚乙烯泡沫的拉伸力学性能,并构建聚乙烯泡沫的拉伸本构模型。方法 利用万能材料试验机对不同密度的聚乙烯泡沫进行不同拉伸速率的单轴拉伸实验,得到聚乙烯泡沫的拉伸应力–应变曲线;在Sherwood–Frost唯象本构模型框架的基础上,构建将密度和应变耦合的密度项,以及将应变率、应变和密度耦合的应变率项的拉伸本构模型。结果 聚乙烯泡沫在断裂前的拉伸力学特性为非线性弹性,表现出明显的应变率强化效应,现有的密度项和应变率项与实验数据的拟合精度较低,最大平均误差分别可达11.76%、7.90%。新构建的密度项和应变率项与实验数据拟合精度较好,最大平均误差分别为1.17%、1.92%。结论 新构建的拉伸本构模型能够更精确地描述聚乙烯泡沫单轴拉伸的应力应变关系,为聚乙烯泡沫的综合力学性能的进一步研究提供参考。     

非接触式位移／应变视频测量仪在拉伸试验中的应用

运用IMETRUM公司生产的非接触式位移／应变视频测量仪在MTS810材料试验机上进行Q235钢静拉伸试验,可同时通过两种仪器分别得到应力一应变曲线。结果比对表明：两种仪器得到的应力——应变曲线基本重合,在弹性变形和屈服阶段不重合程度相对较大,在弹性变形阶段视频测量仪所得的应力——应变曲线相对于试验机的接触式引伸计所得的曲线较弯曲,反映了其测试精度略低于接触式引伸计。证实了IMETRUM位移／应变视频测量仪应用于金属材料静拉伸试验的可行性。     

基于现代测试技术的危岩力学性能实验研究

为研究喀喇昆仑公路(中国段)区域周边的边坡危岩的力学性能,利用光学数字图像相关法和应变电测法结合万能试验机对采于喀什地区的褐红砂岩、褐灰砂岩、片麻岩和灰绿板岩试件分别进行三点弯曲受力和单轴压缩受力状态下的实验研究.获得所研究岩样随时间的应变变化曲线、应力-应变曲线以及单轴压缩时随着载荷增加的位移量.从褐红砂岩与片麻岩试...     

泡沫铝孔单元结构模型及压缩特性研究

泡沫金属是近年发展起来的一种新型结构功能材料.对熔体发泡法制备的泡沫铝进行压缩实验,测试了其压缩应力-应变曲线,探讨了压缩变形过程的机理.结果表明,泡沫铝压缩过程具有明显的三阶段变形特征,即弹性段、塑性变形平台段和压实段.压缩性能显示随泡沫铝孔隙率和孔径升高,屈服强度和压实强度下降,且随着颗粒增强剂SiCp的加入,泡沫铝强度得到较大提高.同时,初步建立起理想的孔单元结构模型,推导出孔隙率与孔结构(孔径、壁厚、孔分布)的关系.     

16Mn/Zn抗震复合材料的单向拉伸与循环变形行为

采用复合铸造工艺将16Mn钢和工业纯锌制备出双金属层状抗震复合材料,并对其在不同条件下的单向拉伸性能和循环变形行为进行了研究.研究表明:在单向拉伸条件下,应变速率对复合材料试样的应力-应变曲线影响不大;在0.5%、1%、1.5%应变下所对应的拉压应力随循环次数的增多而增大,材料出现循环硬化行为,并且循环应变的提高使材料的循环硬化行为逐渐明显,进一步循环使拉压应力趋于稳定;16Mn钢/锌抗震复合材料试件具有滞回特性,使结构适应反复载荷作用下的内力和变形,起到减震的作用.     

Compressive deformation of an Mg-Al-Si-RE alloy between 120 and 180 °C

The deformation behaviour of an Mg-Al-Si-RE (ASE210) alloy between 120 and 180 °C was investigated by means of uniaxial compression tests to identify possible differences in the deformation response compared with uniaxial tensile data. Early fracture was observed in the low-temperature/high strain rate regime, fracture occurring by crack propagation at 45° with respect to the compression axis. In the high-temperature/low strain rate regime, the flow curves exhibited the typical shape that is usually observed in materials where deformation is controlled by recovery of substructure. The peak flow stresses obtained in this regime of temperature and strain rate were compared with other data obtained by testing the same alloy in tension. The strength of the alloy was found to be slightly greater in compression than in tension, this difference gradually disappearing as strain rate decreased.     

The Compression Deformation Mechanism of a Metallic Rubber

In this paper, the microcompression deformation mechanisms of a porous wire-like metallic body, designated metallic rubber, in uniaxial compression loading along the direction of cold stamping, have been investigated by conducting the macroscopic compressing tests and microscopic observation of the deformed material. The stress/strain relation suggest that the stress/strain relation curve could be divided into three distinct stages depending upon the variation in the stiffness with the compression deformation. The results which reveal that there exist different microscopic compression deformation mechanisms in each distinct stage: In the first stage, referred to as stage I, the elastic deformation, owing to the elastic bending of each small segments of metallic wire, occurs in the body piece by piece. In the second stage, referred to as stage II, the elastic deformation of all small segments of the metallic wire and crossed sliding friction operating in the contacted surfaces of the wire represent the main deformation mode of this stage. The third stage is the re-strengthening stage, referred to as stage III. In this case, the deformation due to nonlinear elastic bending of a series of small segments of metallic wire coils and extruded sliding friction operating in the contacted surfaces of wire coils govern the behaviour of the metallic rubber.     

重组竹轴向应力-应变关系模型

以重组竹为对象,对重组竹的轴向拉伸与压缩应力-应变关系进行研究。通过单向轴向拉伸与压缩试验,研究了重组竹的破坏形态与应力-应变关系特征。试验结果表明：重组竹拉伸的破坏模式表现为脆性拉断,受压破坏模式表现为压屈破坏、剪压破坏和楔形劈裂破坏;重组竹轴向拉伸的应力-应变关系呈线性变化,其受压应力-应变曲线可分为弹性阶段、弹塑性阶段和平台阶段3个阶段。对于重组竹轴向受拉应力-应变关系,建议了线弹性关系模型;对于重组竹轴向受压应力-应变关系,建议了三折线模型、通用函数模型、指数函数模型3个模型,其皆能描述重组竹轴向受压时应力-应变曲线的三个阶段。各个模型的计算结果与试验结果总体吻合度均较好。     

Cyclic deformation behaviour and morphology of polypropylene

The viscoelastic-plastic behaviour and stress relaxation in polypropylene after uniaxial simple tension or cyclic preloading are studied by an electrohydraulic, servo-controlled testing machine. The stress-strain curve data of simple tension at different strain rates show that the magnitude of stress depends strongly on strain rate. The stress relaxation behaviour after simple tension and cyclic preloading indicates complex features and reveals differences in the deformation of molecular chains in polypropylene subjected to different cyclic preloadings. The stress-strain curves and the stress relaxation curves under three mean strains are fairly different from each other. The microstructural changes in samples subjected to different cyclic preloadings were determined by scanning electron microscopy (SEM). The results of the stress-strain curves and the stress relaxation behaviour are discussed in comparison with the observation of SEM fractographs.     

钢纤维高性能轻骨料混凝土多轴强度和变形特性研究

为了研究钢纤维掺量和三轴应力比对高性能轻骨料混凝土破坏准则和本构关系的影响规律,进行了钢纤维全轻混凝土和钢纤维次轻混凝土多轴强度和变形特性的试验研究,考虑到试验机加载能力和新拌高性能轻骨料混凝土的工作性能,选取的钢纤维体积掺量为0、0.5%、1.0%和1.5%,试验加载路径有单轴拉、压,双轴等压和真三轴压。结果发现在单轴应力和低应力比条件下,钢纤维能够明显地发挥增强阻裂作用,随着钢纤维掺量的增加,中间主应力对极限抗压强度和峰值应变的影响越来越大,且钢纤维体积掺量对两种轻骨料混凝土应力-应变曲线下降段有一定的影响;在高应力比条件下,钢纤维体积掺量对峰值强度、峰值应变和应力-应变曲线下降段无明显影响,但对高应力比下轻骨料混凝土应力-应变曲线上特有的应力平台区域有较大的影响。考虑钢纤维含量特征参数的影响,对普通骨料混凝土的Kotsovos破坏准则进行了相应的修正,得出了适合钢纤维增强轻骨料混凝土的破坏准则表达式。     

Modeling the large inelastic deformation response of non-filled and silica filled SL5170 cured resin

In recent years, important efforts have been focused on rapid production of tools using Rapid Prototyping and Manufacturing (RP&M) technologies such as the Stereo-Lithography Apparatus (SLA). One of the applications is the development of rapid polymer tooling such as dies for injection molding. For these applications, optimal thermal as well as mechanical properties of final tools are of significance. In order to characterize the mechanical response of materials made by SLA, a standard set of material tests, including uniaxial tension and compression tests under different strain rates and different temperatures, was conducted for both silica filled and non-filled resin. In this paper, the mechanical response of the non-filled SL5170 cured resin is discussed in terms of an elastic-viscoplastic material model. Further, a new model for silica filled SL5170 cured resin was developed to estimate the stress-strain relationship of the composite. This composite model is an extension of the elastic-viscoplastic model for non-filled resin to include the elastic deformation of the silica particles. The stress-strain curves predicted by the models under homogeneous deformation show good agreement with the experimental results.     

中低应变率下砂岩动力特性试验研究

为研究岩石在中低速冲击下的动力特性,利用MTS和落锤冲击试验系统进行了红砂岩准静态和动态单轴压缩试验,获得了10-2-101.7 s-1应变率范围砂岩全应力-应变曲线。结果表明,中低应变率加载条件下,砂岩经历典型压密、弹性变形、非稳定裂纹发展至脆性破裂后阶段。随着加载应变率的提高,砂岩峰值应力及其对应应变、残余应变均逐步增加,破坏模式则由X状共轭剪切破坏转变为劈裂破坏;动态强度增长遵循热活化和宏观黏性机制联合作用规律;中低应变率下岩石的吸收总能量和弹性应变能随变形演化规律基本一致,且弹性应变能和较耗散应变能的应变率效应更为显著。     

杨木静动态压缩本构模型研究

目的 以杨木为研究对象,研究其静动态压缩载荷作用下应力-应变曲线的变化特征,建立适合的本构模型,并对其进行描述。方法 对杨木试件进行静动态压缩加载试验,分析静动态压缩载荷作用下杨木应力-应变曲线的变化特征,构建适用于静动态压缩载荷作用下杨木的本构模型。结果 静态压缩加载杨木的应力-应变曲线分为线弹性阶段、屈服阶段和密实化阶段等3个部分,动态压缩加载杨木的应力-应变曲线分为线弹性阶段和屈服阶段等2个部分;静态压缩加载时,杨木轴向屈服应力最大,分别是径向和弦向的5.70倍和7.75倍;动态压缩加载时,当应变率从400 s-1增加到1000 s-1时,径向、弦向和轴向的屈服应力分别增加了1.51,1.59,3.12倍,杨木的屈服应力具有应变率敏感性;采用包含应变率影响的本构方程来描述杨木在静动态压缩载荷作用下的本构关系是比较合适的。结论 杨木是一种应变率敏感材料,静动态压缩载荷作用下杨木的应力-应变曲线均表现出多孔材料的特征,将多孔材料本构模型应用于木材是可行的。     

金字塔形栅格材料与胞状铝合金的准静态压缩性能

在金字塔形栅格材料、胞状铝合金压缩试验的基础上研究其力学性能、吸能能力和吸能效率,结果表明,金字塔形栅格材料的单轴压缩应力-应变曲线呈现线弹性变形、弹塑性、软化、致密化等4个阶段,与胞状铝合金的压缩性能相比,其压缩强度更高,吸能能力更好。