泡沫金属双向承载的力学模型

根据开孔泡沫金属材料的结构特点提出其抽象化的新型简化结构模型,即“八面体模型”,在此基础上建立起该类材料在双向拉伸条件下的力学分析模型。从该分析模型出发,推导得出了该类材料在双向拉伸破坏时两向名义应力与孔率三者的数学关系式。结果表明:该关系式还可进一步描述成“偏应力”、“平均应力”和孔率三者之间的关系。本理论模型与Gibson和Ashby的有关理论体系的不同之处是,前者可直接运用“梁理论”进行方便的分析和推演,而后者则不能。验证实验结果显示,本理论模型的数学关系与实际数据吻合良好。     

泡沫材料在多向拉伸载荷作用下的力学模型

以各向同性的三维网状高孔率泡沫金属为研究对象,根据其简化结构模型,推导得出该类材料在多向拉伸破坏时3个名义主应力与孔率四者之间的数理关系。通过推演得出的有关关系式,还可进一步得出泡沫金属在多向受力状态下使用时的强度设计判据。     

泡沫金属在单双向拉压载荷作用下的表征分析

探讨泡沫金属的单向压缩以及双向拉压行为,并研究了该材料单双向拉伸性能,进一步分析该材料在承受各种单双向拉压载荷时的不同响应方式.结果表明:在泡沫金属材料受到不同的单双向拉压载荷作用而产生破坏时,其承受的各向名义应力大小与多孔体的孔率都可表达为一个统一的数理关系;对于一个确定的多孔体材料,其单双向压缩负载能力要分别大于其单双向拉伸负载能力.     

泡沫金属双向等应力拉伸的不同理论应用

在已有的泡沫金属双向名义载荷强度与孔隙率关系的基础上，分析了该材料的双向等应力拉伸加载情形，探讨了泡沫金属在该情形下发生破坏的力学行为。研究结果显示，以“八面体模型”推导出来的有关力学关系，较好地表征了该材料在双向等载条件下的行为特点。     

泡沫金属双向等速拉伸载荷强度与孔率的近似关系

以各向同性的三维网状高孔率泡沫金属为对象，提出双向等速拉伸过程中载荷强度与其孔率的数学关系。结果表明，以泡沫镍为例的有关实验数据，能较好地用该数学关系式来描述。     

泡沫材料在剪切载荷作用下的力学关系推演和分析

泡沫金属是一种兼具功能和结构双重属性的优秀工程材料,在作为工程构件时就可能遇到剪切载荷的作用。探讨泡沫材料在剪切载荷作用下其构件内部的力学行为,采用隔离分析的简单方式,通过数理推演得出此种承载状态下的力学关系表征。结果显示,泡沫金属材料受到剪切载荷作用而产生破坏时,其构件内部的最大名义切应力大小可用多孔体的孔率以及泡沫金属材料本身固有的特性参量来描述。通过这种数理关系,直接便捷得到该材料在此时的强度判据。     

承受扭矩和剪切时开口多孔金属的孔棱失效

以高孔率的三维网状多孔金属(即开口多孔金属)为研究对象,建立其简化结构失效模型。分析多孔构件在扭转和剪切载荷形式作用下由于孔棱发生拉断、剪切和屈曲而引起的失效模式,系统地研究上述两种承载条件下这类多孔体构件受到载荷作用而导致孔棱失效时名义载荷与孔率的数理关系。在此基础上,进一步研究此类材料在不同载荷作用下发生各种孔棱失效模式的载荷条件。结果表明,这些失效模式与多孔金属的材质指标、孔率及承受的载荷大小等因素均有关系,这种关系也可以进行相应的具体数理表征。     

泡沫金属在单、双向载荷作用下的拉伸破坏行为初探

采用低载拉伸试验机对多孔体的单、双向拉伸进行了系列实验，通过分析该材料的单向拉伸破坏机制，发现开孔泡沫金属材料的宏观断裂特点既不同于最大拉应力准则的横向断裂，也不同于最大剪应力准则的塑性流动破坏，而是表现为介于它们之间的一种复杂断裂形式；拉伸断裂过程中多孔体的延伸率主要由三维网络中的金属丝体发生的塑性偏转所造成。通过其双向承载时断裂形态的观测分析，发现泡沫体十字型样品在双向等速拉伸载荷作用下的应力场分布与双向异速拉伸载荷作用下的类似，且其应力场的最大应力线为靠近样品中央载荷区边缘的四次对称曲边四边形。     

泡沫金属力学性能的若干问题

泡沫金属在结构方面的应用口益增多，其力学性能随之显得越来越重要。本文列举了该材料的一些结构用途，在强化其力学性能研究意识的同时，提出了泡沫金属双向拉伸性能研究的基础性和必要性。并从其应用发展趋势、制备方法和结构特点出发，指出该材料双向力学性能与孔率关系研究的重要意义。     

纵向预拉伸增大铝合金焊接热裂纹倾向的分析

利用热弹塑性有限元方法对铝合金薄板壁TIG焊接进行了数值模拟计算,建立了分析模型,定量地描述了预拉伸载荷对熔池后方凝固金属产生的横向拉伸应力和应变在焊缝中心的分布情况,并进行了试验验证.分析得出,预拉伸载荷对于焊接刚形成的凝固连接处产生横向拉伸应力,该横向应力的存在从力学角度上增大了焊缝产生热裂纹的倾向,并且随着预拉伸应力的增加,产生的横向拉伸应力也随之增加,采用60,120,150和210 MPa应力时,试件在焊接试验时产生的热裂纹的长度分别为5.2,8.1,8.9和10.6 mm.试验结果表明了模拟计算结果的可靠性.     

Deviations from Weibull statistics in brittle porous materials

Brittle porous materials (BPMs) are used for battery, fuel cell, catalyst, membrane, filter, bone graft and pharmaceutical applications due to the multifunctionality of their underlying porosity. However, in spite of its technological benefits the effects of porosity on BPM fracture strength and Weibull statistics are not fully understood, limiting the wider use of these materials. By combining two-dimensional finite-element simulations and classical fracture mechanics we found that BPM fracture strength decreases at a faster rate under biaxial loading than under uniaxial loading. Three different types of deviation from classic Weibull behavior can be identified: P-type corresponding to a positive lower tail deviation, N-type corresponding to a negative lower tail deviation, and S-type corresponding to both positive upper and lower tail deviations. Pore–pore interactions result in either P-type or N-type deviation in the limit of low porosity, whereas S-type behavior occurs when low and high fracture strengths coexist in a set of fracture data.     

十字形双向拉伸试验有限元模拟及分析

本文建立了臂上开缝十字形试件双向拉伸试验有限元计算模型 ,在十字形试件几何参数优化的基础上 ,对两种不同性能的板料在不同位移比例加载条件下 ,进行了有限元模拟和分析。模拟结果表明 ,改变加载路径对该试件中心区轴向应变量有较大影响 ,但不影响中心区轴向应力的分布。可见 ,所设计的臂上开缝十字形试件双向拉伸试验研究不同加载路径下板料变形行为是可行的     

钻孔法中的残余应力场Ⅰ.理论分析

钻孔法测量残余应力时,由于切削力的作用,会在孔口附近产生加工硬化层。硬化层内材料的特性会发生明显变化,从而影响残余应力的释放。通过增大孔口附近区域材料的弹性模量的方式,将硬化层简化为一个异质圆环,利用弹性力学方法求得了无限大板在双向均布载荷作用下钻孔后的释放应力的解析解。应用有限元软件MSC／Patran ＆ Nastran,对304不锈钢板在二向应力状态下的释放应力进行了数值计算,并与文中的解析解进行了比较。结果表明,将硬化层简化为异质圆环的分析模型是有效的,文中推导的解析解是正确的,钻孔法测量残余应力时考虑硬化层的影响会有助于提高测量精度。