38MnB5热成形钢高温变形行为及本构方程

利用Gleeble-3500热模拟试验机对38MnB5热成形钢的高温变形行为进行研究,分别在650～950℃温度区间内,以0. 01、0. 1、1和10 s-1的应变速率对其进行等温单向拉伸测试,并得到相应条件下的真应力-应变曲线.结果表明:38MnB5热成形钢流变应力随着变形温度的升高而减小,随着应变速率的增大而增大.当应变速率逐渐增加时,热变形时发生的动态回复和动态再结晶效果并不显著,而当温度逐渐升高时,二者作用逐渐加强.考虑了温度、应变速率和应变的综合复杂影响,建立38MnB5热成形钢高温下的本构方程.此本构方程通过对流变应力、应变、应变速率等实验数据的回归分析,得到与变形温度、应变速率和应变相关的材料参数多项式.计算结果与实验结果对比发现,通过本构方程所获得的计算值与试验值吻合良好.     

高温后混凝土材料的动态压缩力学性能

利用直径φ100mm的SHPB(Split Hopkinson Pressure Bar)装置分别对常温和经历400℃、600℃、800℃高温后的混凝土材料试样进行应变率范围30～220s-1的动态压缩试验,混凝土材料的骨料尺寸为15～20mm。结果表明:经历高温后的混凝土材料,一方面具有温度软化效应,另一方面又具有应变率强化效应。其归一化强度随归一化温度对数的增大而近似线性地递减,相反却随应变率对数的增大而近似线性地递增。在应变率的强化效应及温度软化效应的耦合影响中,后者占主导地位。     

花岗岩动态轴向拉伸力学性能试验研究

在MTS试验机上对花岗岩进行不同应变率(10-6～10-2 s-1)、不同预静载下的冲击加载以及变幅三角波荷载下的动态轴向拉伸系列试验。试验结果表明:在10-6～10-2 s-1应变率范围内,岩石抗拉强度随应变率提高近线性增长;花岗岩的弹性模量随应变率变化无明显变化;峰值应变随应变率增大有增长的趋势,极限应变没有明显的率敏感性;不同应变率的名义应力–应变全曲线的上升段在约40%强度以前呈线性,之后出现明显非线性变形,但随着应变率的增加,非线性程度降低;下降段可简化为两段折线:从峰值卸载至25%强度时,出现拐点,此时应变为300～400με,此后应变增长速度加快,降至残余应力10%强度处时,应变为600～900με;50%以下预静载不会对花岗岩的动载强度产生不利,反而有所增强;更高的预静载则会降低动载强度;在往复加载的低周疲劳引起的损伤累积下,岩石的动强度低于单调加载;随着循环次数的增加,残余应变逐渐增加,且增加的幅度亦有所加大,出现损伤软化的特征。     

轴向拉伸情况下岩石的动态力学特性试验研究

通过在自行研制的加载系统上对花岗岩在应变速率10-5s-1～10-1s-1范围内进行了动态直接单轴拉伸试验,并辅以巴西劈裂实验,系统、全面地研究了花岗岩在不同应变速率影响下的强度及变形特性。结果表明:岩石的抗拉强度随着应变速率的增加而增加;岩石的弹性模量也随着应变速率的增加而增加,但增加幅度小于抗拉强度的增加幅度;另外岩石的临界拉伸应变与应变速率也呈正相关性,但岩石的泊松比与应变速率的率相关性不是特别明显,表现得较为离散。并根据已有研究成果初步讨论了岩石在轴向拉伸情况的动态力学特性机理。     

应变速率对建筑结构用钢高温热塑性的影响

高性能建筑用钢可有效提升材料力学性能,研究中对材料的高温热塑性进行了分析,选择通过热模拟和显微观察方式研究低合金高性能建筑结构用钢在不同应变速率下的变化情况。研究结果表明：在10-3s-1低应变速率下,充足的变形时间导致铁素体析出量更多,从而出现了塑性低谷;在10s-1应变速率下,塑性低谷随即消失,在1 000℃～1 200℃范围内,断面收缩率随温度提高而逐渐降低,热塑性变形得到明显改善。     

高温高应变率下LY315钢材动态力学性能研究

为研究LY315钢材在不同温度和应变率下的动态力学性能，采用分离式霍普金森压杆(SHPB)系统对LY315钢材进行了动态冲击试验，并在DNS100电子万能试验机上进行了准静态(应变率0.001 s^-1)压缩试验，得到了不同试验参数下的应力-应变曲线。分析结果表明：LY315钢材具有明显的应变率强化效应和温度软化效应；在高应变率下，当温度在400℃及以下时，流动应力随温度升高显著降低，表现出显著的温度软化效应；当温度在400℃以上时，钢材表现出第三种应变时效现象，该现象在温度为600℃时最为显著。在试验结果基础上提出了适用于LY315钢材的动态本构修正Johnson-Cook模型，该模型能够较好地反映LY315钢材动态力学性能，同时可为该钢材在高温高应变率下的动力分析提供参考。     

不同应变速率下非贯通裂隙介质的力学特性研究

针对地震、爆破等动力荷载作用下节理裂隙岩体的稳定性问题,采用含2条、3条闭合非贯通裂隙的类砂岩模型试样,对应变速率为1.7×10-5s-1、1.7×10-3s-1、1.7×10-1s-1条件下的含裂隙试样进行了单轴加载试验。结果表明:裂隙试样的变形与内部裂隙的贯通过程紧密相关,且呈现显著的局部化渐进破坏特征;随着应变速率的增加,裂隙试样应力-应变曲线斜率显著增加,裂隙试样与无裂隙试样弹模差别减小;不同应变速率下裂隙试样强度明显受控于裂隙的空间位置,且共面非贯通裂隙试样在倾角为35°左右时峰值强度呈现最低值,这与贯通裂隙试样在60°左右时强度出现最小值不同;不同应变速率下含3条预制裂隙试样破坏时的强度与预制裂隙间的贯通模式有关,且与发生相同贯通模式时的含2条预制裂隙试样峰值强度基本相同;裂隙试样峰值强度随应变速率的增加而增加,且含3条裂隙试样强度增幅较含2条裂隙试样、无裂隙试样明显,即随着应变速率的提高,含裂隙试样的弱化作用降低。     

高温后玄武岩纤维增强混凝土的冲击变形特性

采用φ100分离式霍普金森压杆系统,研究了不同温度作用后玄武岩纤维增强混凝土(BFRC)的冲击变形特性.结果表明:随着温度及加载速率的升高,BFRC的变形破碎程度增大,应力应变曲线表现出塑性特征;同一温度下,BFRC的峰值应变和均值应变随平均应变率的增大而增大,具有明显的应变率相关性;同一加载速率下,随着温度的升高,BFRC的峰值应变和均值应变呈上升趋势,峰值应变的应变率敏感性逐渐增强,但在200℃时,BFRC在较低加载速率作用下的均值应变较常温有所减小;掺入玄武岩纤维可以有效提升高温后BFRC的冲击变形能力,且纤维掺量(体积分数)为0.3％时,BFRC的变形优势最大,但当温度与加载速率较低时,BFRC的均值应变较素混凝土小.     

高温–水冷却花岗岩动态压缩力学特性的应变率效应研究

为探究高温–水冷却花岗岩的应变率效应,使用MXQ1700箱式气氛炉制备200℃,400℃,600℃,800℃和1 000℃共5种高温花岗岩试样并用水冷却,随后利用分离式霍普金森压杆系统对常温试样和高温–水冷却花岗岩试样进行4种不同冲击速率的动态压缩试验(冲击气压分别为0.30,0.40,0.50和0.60MPa)。此外,还通过压汞和扫描电镜试验获得高温–水冷却花岗岩试样的孔径分布、孔隙率和微观形貌。微观结果表明：试样内部损伤以400℃为界可分为两个阶段,400℃之前,高温–水冷却花岗岩试样内部以微孔和小孔为主,孔隙率低于2.20%,损伤较小,当温度超过400℃后,内部中孔比例快速增加,孔隙率上升,损伤随温度升高而加剧。应变率效应方面：在相同温度条件下,高温–水冷却花岗岩试样的动态峰值应力和峰值应变均随应变率的增加而增大,而弹性模量的应变率效应不明显;花岗岩试样破碎程度随损伤的增加而加剧,且分形维数随着应变率的增大而增加;分析内部损伤和外界冲击速度对花岗岩试样应变率的影响,并获得应变率随内部损伤和冲击速度变化的拟合公式。     

中低强度混凝土动态弯拉特性的试验研究

本文采用MTS试验机对C35和C40两种强度的混凝土进行了动态弯拉试验,应变速率分别为10—6／s、10—5／s和10—4／s。试验中以10—6／s速率下得到的数据作为拟静态状态,并以此作为其它速率下得到实验数据的对比依据。实验结果表明：随着应变速率的增加两种强度混凝土的弯拉强度有明显增加的趋势;两种强度混凝土的弯拉峰值应变随着应变速率的增加而提高。