高温高应变率下纯钼动态力学性能与失效行为

为研究纯钼在高应变率下的动态力学性能及失效行为,在室温及高温情况下,采用分离式Hopkinson压杆试验装置(SHPB)对纯钼进行了动态压缩实验,利用扫描电子显微镜(SEM)对冲击压缩后的试样进行了断口分析。结果表明,在冲击压缩载荷作用下,纯钼动态压缩力学性能随温度的升高而降低;在已测试的温度下,室温、应变率为1 800s~(-1)时,纯钼具有相对较大的动态压缩屈服强度,为1 110MPa,且具有相对较大的动态抗压强度,为1 087MPa;在800℃、应变率为2 000s~(-1)时,纯钼具有相对较大的应变量,为17.6%;而在300℃、应变率为2 200s~(-1)时,纯钼具有较好的综合动态力学性能;高温、高应变率下纯钼的动态压缩断裂机制为准解理断裂。     

铸态Ti-20Zr-20Al钛合金动态压缩力学性能与断裂机制研究

采用X射线衍射仪、金相显微镜、分离式霍普金森杆和扫描电镜等手段研究了Ti-20Zr-20Al钛合金在动态压缩条件下的微观结构、力学性能和断裂机制。结果表明,Ti-20Zr-20Al铸态合金由Zr基体相和TiAl/Ti₃Al针状相组成;随着应变率增加,合金的抗压强度增加,失效应变显著增加;Ti-20Zr-20Al合金的断裂机制为解理断裂;随着应变率增加,试验压缩断裂后碎片总数增大,平均粒径减小。采用DID模型模拟的材料碎片尺度与实验结果比较吻合,Grady模型与实验结果的偏差较大。     

高应变率下砂岩动态特性的研究

采用霍普金森压杆技术对高应变率下砂岩的动态力学特性进行了研究。实验表明，撞击杆速度为１０．４ｍ／ｓ时，砂岩的动态弹性模量为１６８ＧＰａ，为静态弹性模量的３．８倍，其强度也相应提高，并伴有应变率强化效应；在高应变率下，砂岩易发生脆断破坏。     

偏高岭土和钢纤维对混凝土力学性能影响研究

为研究偏高岭土（MK）和钢纤维（SF）掺量对混凝土力学性能和工作性能的影响,将不同体积掺量的SF掺入混凝土中,在SF掺量固定为1.2%时,复掺不同质量的MK,进行新拌混凝土的坍落度和3 d、7 d、28 d龄期试件的立方体抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度试验,并利用扫描电镜（SEM）进行微观分析。结果表明,掺入SF和MK显著降低混凝土坍落度;SF掺量为1.2%时,力学性能最优,立方体抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度分别提高10.21%、66.33%和43.16%;在SF掺量为1.2%时,MK掺量在15%、10%和10%时,抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度最大,相较对照组SF-1.2,分别提高7.45%、6.21%和14.99%;SF在混凝土中起桥接作用,可有效延缓裂缝的扩展,MK可使混凝土内部变得更加密实,从而提高混凝土的力学性能。     

铁尾矿基陶粒的物理力学性能及其微观性质研究

我国铁尾矿堆存量高达十几亿吨,造成了土地资源占用和生态环境污染等问题,因此,对铁尾矿进行资源化利用有重要意义。以石人沟铁矿选矿厂铁尾矿为主料、唐山矿业公司煤矸石为辅料烧制陶粒,研究了焙烧温度、焙烧时间、铁尾矿用量对陶粒的堆积密度、表观密度、筒压强度、吸水率等物理力学性能的影响,并借助XRD、偏光显微镜等测试技术,对陶粒的物相组成和微观形貌进行分析。结果表明,在焙烧温度1100℃、焙烧时间20min、铁尾矿用量75%时,可以得到筒压强度8.78MPa、堆积密度0.87g/cm³、表观密度1.57g/cm³、吸水率7.93%的陶粒,满足国标GB/T17431.1—2010中900级轻集料陶粒的性能要求;焙烧过程中石英发生了明显的玻璃化现象,不同组分反应生成低共熔点液相,使得陶粒内部结构更为致密,进而提高了陶粒的强度、降低了陶粒的吸水率;焙烧时生成的液相对气体形成束缚,使得陶粒内部有气孔产生。研究结果为实现铁尾矿资源二次利用提供了参考。     

不同应变率下煤岩冲击动力试验研究

利用75 mm的分离式霍普金森压杆（SHPB）实验系统,对煤岩进行不同应变率下冲击压缩试验。实验结果表明：煤岩微细观特征复杂,离散性强;煤岩在低应变率下多呈轴向劈裂破坏,高应变率下呈现出压碎破坏;冲击过程中能量随着应变率的增大而增大,耗散能与应变率基本呈弱幂函数关系或线性分布关系;煤岩破碎块度分维与应变率呈线性相关,分形维数在1.7~2.2范围内,应变率越大,块度越小,分形维数越大,煤岩耗散能量越大。     

基于3D-DIC系统的白砂岩单轴压缩应变率效应的力学性能试验研究

通过选取典型岩样,研究了白砂岩在10^-5～10^-3 s^-1应变率范围内的单轴压缩性能,采用3D-DIC系统观测和采集岩样表面位移云图,并分析不同应变率下岩样变形破坏特征差异。结果表明,岩样表面位移场变化反映了破坏面演化规律,剪切破坏面与位移场集中存在对应关系。全局轴向应变差异主要发生在微裂隙压密到弹性变形期间;加载初期,全局径向应变存在差异,在峰值强度时下端部区域径向位移最大,岩样上端部变形受到端部效应影响,径向向外膨胀受端面与垫片间摩擦限制;此外,下端部局部轴向应变大于上端部区域。随着加载速率增大,岩样从延性特征向脆性特征转变。加载速率较低时,岩样破坏过程中孔隙坍塌使得部分裂隙再次闭合、滑移而产生摩擦效应,从而使峰值强度附近的应力-应变曲线出现波动。白砂岩峰值强度、弹性模量、泊松比等力学参数随加载速率增大而增加。     

FeCoNiCrMn高熵合金动态力学性能与微观结构

采用分离式霍普金森压杆研究了等原子比FeCoNiCrMn高熵合金的动态力学性能及其微观结构。结果表明, FeCoNiCrMn高熵合金的锯齿行为在高应变速率下表现出明显的应变率敏感性。高熵合金在高应变率下的屈服强度随应变率增加而显著增加。当真应变为3.07时, 真应力达到1 270 MPa, 此时FeCoNiCrMn高熵合金帽型样品出现剪切失稳现象, 并形成一条宽20 μm左右的剪切带。利用光学显微镜、电子探针显微分析仪和透射电子显微镜分析了高熵合金显微组织的演变, 发现在剪切带的边界处, 位错胞和孪生结构沿剪切方向高度拉长, 直径约为150 nm的超细等轴晶粒和纳米孪晶共同存在于剪切带的中心。     

热处理温度对B2型Zr_(54)Co_(46)合金微观组织及力学性能的影响

利用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、万能试验机等研究了不同热处理温度下Zr_(54)Co_(46)合金的显微组织和力学性能。结果表明,对于热处理Zr_(54)Co_(46)试样,其相结构均由B_2相和第二相Zr_2Co组成;随着热处理温度的增加,Zr_2Co相含量减少,且在723K和773K下热处理试样的Zr_2Co相体积分数相差较小。在723K和773K下热处理试样虽然强度下降,但塑性形变增加;热处理Zr_(54)Co_(46)合金维氏硬度均小于铸态合金维氏硬度,且热处理合金具有较强加工硬化能力或塑性变形抗力。铸态试样的断裂机制主要为延性断裂并伴有沿晶断裂机制;而试样在723K和773K下进行热处理,试样断裂机制主要为延性断裂。     

高应变率下煤力学特性试验研究

利用Φ50 mm分离式霍普金森(Hopkinson)压杆(SHPB)试验系统,对煤进行单轴冲击压缩试验,明确煤的力学特性随应变率的变化规律。试验气压等级设计为0.30,0.35,0.40,0.45,0.50,0.55 MPa,为试样提供相应的6组不同应变率。试验结果表明:高应变率下煤应力-应变曲线大致分为压密阶段、弹性变形阶段、微裂纹演化阶段、裂纹非稳定扩展阶段以及卸载阶段;应变率升高缩短压密阶段,延长弹性变形阶段;随着应变率的升高,煤动态弹性模量与峰值应力近似呈对数形式增加,而峰值应变近似呈对数形式降低;煤试样的破坏程度随应变率的升高而增加,应变率由68.666 s-1增加到79.751 s-1,煤破坏程度对应变率的敏感性最为显著。研究结果可为采矿工程割煤参数的确定提供依据。     

准静态应变率下的煤岩非线性力学特性

为研究开挖扰动下煤岩的非线性力学特征，利用MTS815伺服刚性试验机对芙蓉白皎煤矿煤岩进行10-5~10-2 s-1准静态应变率下的单轴压缩试验，分析准静态应变率下煤岩的应力-应变曲线、抗压强度、弹性模量、泊松比等力学特性的变化规律，基于煤岩显著的非线性力学特征，修正并验证黏弹性损伤本构模型的合理性。研究表明:① 煤岩单轴压缩荷载作用下具有明显的压密、线弹性、塑性屈服、峰后破坏4个阶段;煤岩力学特性应变率相关性突出，随着应变率的增加，压密阶段缩短，线弹性阶段增长，屈服阶段应力强化特征及峰后破坏阶段应力软化特征趋于明显;② 由于原生裂隙的闭合和扩展，煤岩受载作用下，各阶段均呈现显著的非线性力学特征，随着应变率的增加，压密阶段和线弹性阶段表现出的明显非线性特征呈减弱趋势;③ 准静态应变率10-5~10-2 s-1范围内，抗压强度随应变率增加由8.83 MPa增加至12.57 MPa，增长率42.35%;弹性模量随应变率增加总体呈现先增加后减小的变化趋势，在10-5~10-4 s-1应变率区间，弹性模量由1 644 MPa增加至1 825 MPa，随后在10-4~10-2 s-1应变率区间内减小，变化趋势发生明显转折;泊松比在准静态应变率下随应变率增加而呈现逐渐减小的变化趋势，从1.53下降到0.71，减小53.59%;整个准静态应变率范畴下，煤岩的力学特征参数(抗压强度、弹性模量、泊松比)均表现出显著的非线性变化趋势，均在临界应变率10-3 s-1附近发生转折。④ 利用一个损伤体和一个Maxwell模型并联方式，综合考虑准静态应变率下煤岩的非线性变化特征后，引入材料常数a对胡克定律进行修正，推导得出准静态应变率下煤岩的非线性损伤演化本构方程，并结合煤岩单轴压缩试验对其合理性进行验证。     

Effect of strain rate on microstructure and mechanical properties of a Mg-9Li-2Zn alloy sheet

A two-phase Mg-9Li-2Zn alloy sheet is made by cold-rolling at room temperature, and the formability of it at room temperature is investigated in this study. Uniaxial tension tests are carried out for various strain rates between 0. 5 mm/min and 250 mm/min, and the microstructural changes during the tests are observed. The sheet has high formability at comparatively low strain rates. Maximum elongation amounts to 40%. However, ductility decreases with the increase of strain rate. Even at room temperature, the stress is also sensitive to the strain rate. There are many large dimples at comparatively low strain rates, and small dimples occur at high strain rates, it shows fine sub-grains come into being.     

Effect of strain rate on microstructure and mechanical properties of a Mg-9Li-2Zn alloy sheet

A two-phase Mg-9Li-2Zn alloy sheet is made by cold-rolling at room temperature, and the formability of it at room temperature is investigated in this study. Uniaxial tension tests are carried out for various strain rates between 0. 5 mm/min and 250 mm/min, and the microstructural changes during the tests are observed. The sheet has high formability at comparatively low strain rates. Maximum elongation amounts to 40,. However, ductility decreases with the increase of strain rate. Even at room temperature, the stress is also sensitive to the strain rate. There are many large dimples at comparatively low strain rates, and small dimples occur at high strain rates, it shows fine sub-grains come into being.     

Effect of strain rate on microstructure and mechanical properties of a Mg-9Li-2Zn alloy sheet

1 IntroductionMagnesium-Lithiumalloyis thelightest alloy at present .Its properties are as follows :high specific ri-Fig .1 The phase diagramof Mg-Li alloygidity ,i mpact ductility , machining,electromagnetic shielding,and shockproof etc .[1 ,2].In additionit can be reclai med,reused,and don't pollute environment ,thus it is called a“green”alloyfor 21st century .Magnesiumis a hexagonal closepacked metal and has poorformability . However ,it is well knownthat the addition of lithi-umto mag…     

霍普金森试验下斑铜矿动态力学特性分析

为了研究斑铜矿在不同冲击荷载下的动态力学特性,通过霍普金森试验,对斑铜矿进行冲击试验,分析研究结果表明：斑铜矿的平均应变率与冲击荷载有着很强的相关性,二者之间多项式拟合关系水平明显。在冲击荷载的作用下,应力应变曲线表现为四个发展阶段：裂隙闭合阶段、弹性裂隙稳定扩展阶段、非线性弹性变形阶段、最终破坏阶段,存在一个破碎块度的均匀适中的冲击气压,而在较高冲击荷载下的破坏模式为压碎破坏。对冲击后的岩样进行筛分粒度分级的结果表明：冲击荷载越大,破碎块度越小。     

镁锰锶合金力学性能的研究

研究了Sr对镁锰铅合金力学性能的影响.拉伸实验结果表明,元素Sr能细化合金中晶粒,提高镁锰铅合金的抗拉强度及伸长率,但同时也会降低合金的弹性模量.     

基于Smooth-Joint模型的层状页岩力学特性研究

普光气田陆相页岩气资源潜力巨大,侏罗系千佛崖组一段页岩气大面积分布,埋深适中,页岩气资源量为4 239.5亿m³。为实现页岩气的高效开发,在室内页岩单轴压缩力学试验的基础上,利用颗粒离散元法建立页岩的单轴压缩模型和Smooth-Joint节理模型,探讨宏观各向同性页岩单轴压缩破坏、变形及强度特征,以及不同Smooth-Joint节理倾角对岩石力学特性的影响。数值试验与室内试验分析结果表明,节理面的存在降低了岩石的抗压强度;岩体的抗压强度随着节理倾角的改变而改变,随着节理倾角的增大,岩体的强度先降低随后增大;当节理面与潜在破坏面的方向相近时,即节理面倾角θ=45°+φ_s/2时,岩体受压破坏沿节理面发生,岩体强度下降得最多;层状页岩单轴压缩全应力—应变曲线可以分为5个阶段,阶段Ⅰ岩样内部裂纹闭合体积减小、阶段Ⅱ弹性变形过程(总体积应变增量等于弹性体积应变增量)、阶段Ⅲ裂纹稳定扩展(弹性变形)、阶段Ⅳ裂缝非稳定扩展(塑性变形阶段)、阶段Ⅴ试件裂缝继续扩展延伸直至达到峰后强度σ_p停止。该研究结果为普光陆相千佛崖组页岩气的开发提供...     

高温作用下围压对页岩力学特性影响的试验研究

利用MTS815型程控伺服刚性试验机对页岩开展高温常规三轴压缩试验,基于试验结果分析围压与页岩应力-应变曲线特征、峰值强度、弹性模量、泊松比、峰值应变的关系。结果表明,按体积应变特征,应力-应变曲线可归为3类：扩张型、压缩-扩张过渡型和压缩型,围压对页岩具有较明显的扩容作用。在同一温度时,在5～25 MPa围压范围内,页岩峰值强度（σ1-σ3）较低,表现出较强的塑性变形破坏特征,峰值强度和弹性模量具有随围压增加而增大的趋势。围压小于15 MPa时,页岩泊松比随围压增大而增大,而峰值轴向应变和峰值横向应变均随围压增加而逐渐降低;围压大于15 MPa后,泊松比随围压增加呈小幅下降,峰值轴向应变和峰值横向应变随围压增加而略有增大。     

胡家河煤矿主井井筒冻结壁岩石力学特性研究

以陕西胡家河煤矿主井井筒选取的煤岩及砂岩作为具有代表性的岩样,在MTS815试验机上进行不同围压及不同冻结温度条件下的单轴及三轴压缩试验,分析煤岩及砂岩在相同围压不同冻结温度条件下及相同冻结温度不同围压条件下的强度特性,并对2种不同岩样的同一性和差异性进行了比较。结果表明,煤岩和砂岩在冻结的效应方面有着明显的差异性,富水砂岩冻结后对温度的敏感程度要高于煤岩,主要原因是其岩石的内部结构性的差异。