材料的应变率强化与磨削加工中的尺寸效应

根据对磨粒接触区材料应变、应变率的分析,以及剪切区热量分配的简化公式,考虑金属材料的应变率效应对磨削过程的影响,指出磨削中的尺寸效应在一定程度上与材料的应变率强化效应有关,认为尺寸效应是应变硬化、应变率强化所造成的热软化,以及材料缺陷等多种因素共同作用的结果,在某些条件下,应变率效应将起主要作用。磨削速度与未变形切屑厚度的乘积是决策 剪切变形机制的重要参数。该乘积值超过临界值,有可能形成失稳剪切。     

硬质聚氨酯泡沫塑料的应变率效应研究

利用直径37 mm口径分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson pressure bar,SHPB)对硬质聚氨酯泡沫塑料(Rigid polyurethane foam,RPUF)开展了应变率范围为1000～2300s-1的动态压缩试验,试验结果表明RPUF材料具有明显的应变率效应。将RPUF材料视为不含应变率效应的理想弹塑性模型,并利用有限元软件ABAQUS开展RPUF材料SHPB试验的数值模拟,仿真结果表明RPUF材料的动态屈服强度随着应变率的增加而明显增大,横向惯性效应对试验结果的影响不可忽略。接着开展了RPUF材料的三轴围压(1 MPa、2 MPa、5 MPa和10 MPa)试验,试验结果表明,RPUF材料的屈服强度和静水压呈线性关系,因此研究RPUF材料应变率效应时需要考虑材料本身静水压效应对其的影响。为了获取RPUF材料的实际应变率效应,基于SHPB和三轴围压的试验数据提出一种含静水压效应和应变率效应的本构模型,并将其应用于RPUF材料的SHPB数值模拟中,该方法虽然消除了材料静水压效应对试验结果的影响,但仿真结果仍比试验值偏大,这是因为横向惯性效应对试验的影响并...     

高应变率下Cu-P/M摩擦材料正向和反向应变率效应

研究了冲击载荷下铜基粉末冶金(Cu P/M)摩擦材料不同的应变率效应。试验在分离式Hopkinson压杆 (SHPB)上完成。应变率范围为:102/s～103/s。通过试验得到了该材料的动态应力应变曲线,发现该材料在应变率 1000/s以下,表现为应变率强化效应;在应变率1000/s以上,表现为应变率弱化效应。也就是说,应变率1000/s是 该材料的临界应变率。为了与静态时的情况比较,在MTS试验机上又做了10-4/s～10-3/s应变率范围内的准静态 实验。比较动静态试验结果,发现动态时的屈服极限大于静态的;而屈服后的应变硬化率是静态大于动态的。通过 对样品进行微观组织分析,发现在压制烧结时有硬质颗粒破碎。在冲击载荷下材料内部的损伤演化形成大范围的 多源裂纹及孔洞分布群导致裂纹迅速扩展,同时伴随硬质颗粒破碎。     

用Talbot效应测试结构的应力集中

提出一种用Talbot效应测试平面应力问题的方法，测试了两边受均布力作用、中心有一裂纹存在时的应力集中问题，并且得到了实验验证。     

切削过程应变率对材料塑性变形的影响研究

材料塑性变形在不同的应变率加载下服从不同的规律,为正确认识应变率对动态变形的影响,以位错运动分析为基础,推导了不同应变率下材料变形的黏性行为规律,通过霍普金森压缩(SHPB)和金属切削实验,获得了从102/s～105/s及以上应变率范围的塑性变形过程,研究了7075铝合金的应变率效应,总结了3个表征应变率效应的参量并提...     

预塑性应变对纳米压痕硬度尺寸效应的影响

试验研究了不同预塑性应变条件下纯铁纳米压痕硬度的尺寸效应,发现统计存储位错对应的硬度HM0随预塑性应变的变化与材料拉伸应力－应变曲线有很好的对应关系。纯铁预拉伸应变为0～10%时,透射电镜表明样品内位错组态呈等轴状位错胞。随应变的增加,位错密度急剧增加,导致拉伸应力从150 Mpa快速增至320 Mpa,统计存储位错对应的硬度HM0从1.13 Gpa迅速增至2.05 Gpa。然而,随着应变的进一步增加,纯铁样品内位错组态转变为细条状的变形胞,对应的拉伸应力和硬度HM0增长缓慢。研究有助于揭示纳米压痕硬度尺寸效应的起源。     

聚砜树脂的应变率效应及其断裂模式

为了研究应变率对聚砜树脂力学性能的影响,对其进行了不同应变率的拉伸试验,同时通过摄像机记录了拉伸过程中试样形状的变化。结果表明：聚砜树脂的弹性模量和屈服强度随应变率的升高而增加,其应变率效应符合Eyring应变率理论;拉伸时试样颈缩面刚开始时是一个斜截面,表明聚砜树脂承受剪切的能力比较弱;试样中气泡、杂质等裂纹源形成的裂纹沿各自的平面扩展形成硬币状的裂纹,导致拉伸断裂（单裂纹源）或者拉剪破坏（错层式多裂纹源）。     

利用附加因素降低含圆孔矩形板的应力集中

应力集中是机械工程中常见的问题,一般出现在构件形状急剧变化的地方,如缺口、孔洞、沟槽及有刚性约束处.对于常见的含孔板,利用附加因素降低板的应力集中是一种很好的方法.含一个圆孔的受拉薄板,若在拉伸方向靠近该孔附加一些圆孔,使之成为圆孔群,则对于降低应力集中是相当有效的.使用有限元法分别对附加圆孔半径、圆孔间距及圆孔数对含圆孔矩形薄板应力集中系数的影响进行了分析,并与光弹性实验结果进行了比较,两者基本一致.研究结果表明:在孔数一定时,对于不同的孔间距,存在不同的孔径比最佳值,使应力集中得到最有利的缓和.文中还给出最有利于降低应力集中的孔径和孔距条件.     

复合处理45钢的应变疲劳性能

研究了45钢离子氮碳共渗加低温淬火复合处理的应变疲劳性能。结果表明:它存在一个特征疲劳业变点,在该点下的低应变范围,复合处理提高疲劳性能;而在特征点以上的高应变范围,降低疲劳性能。这是由于硬化层应力集中和硬化层与基体交界处应变不协调所致。     

耦合温度和应变率的铝合金板成形极限预测方法

为了提高铝合金板成形能力,一些先进成形工艺已经被开发。温成形是实现铝合金高成形能力和高成形精度的一种有效方法。温度和成形速度是影响铝合金板温成形工艺的重要参数,对其成形性能影响十分显著。提出一种综合考虑温度和应变率影响的铝合金板成形极限预测方法。采用响应面法建立铝合金板应变硬化指数n、应变率敏感度指数m与成形温度、应变率条件之间的力学性能函数关系;基于M-K理论,并结合Logan-Hosford屈服函数,推导出耦合温度和应变率的铝合金板成形极限图计算模型。模型检验表明力学性能响应面方程具有较高精度。成形极限的计算结果与已有的试验值对比表明,二者吻合较好,这证实耦合温度和应变率的铝板成形极限预测方法是正确和可靠的。     

复合材料板应力集中数值模拟分析及光弹性实验验证

荷载作用下复合材料构件应力分布状态的分析是工程实践中的一个重要环节。构件中的应力集中现象将使其产生疲劳裂纹,也能使脆性材料制成的零件发生静载断裂。而对应力集中区域的有限元计算分析是一种数值模拟方法,有一定局限性,但其有效性可以通过相应的光弹性实验加以验证。     

开孔应力集中现象的分析

通过平板开孔后受拉伸的应力集中分析，扩展到圆柱壳体、球壳体开孔应力分析，研究开孔补强的临界点。     

不同加载方式的齿板应力应变有限元仿真

应用确定性力学方法对破碎机齿板的应力应变进行了有限元仿真研究；为满足齿板应力应变等方面的有限元分析之需要，应用模糊随机理论对颚式破碎机齿板载荷施加方法进行了初步探讨，确定了各齿面的载荷状况；给出了计算结果和有限元仿真结果；齿面载荷的隶属度函数呈钟形分布，表明齿面受力情况为中间大，两边小，反映了齿板的真实受力情况。     

磨损套管应力集中系数的有限元分析

通过对磨损套管的三维有限元分析,确定并分析磨损套管产生应力集中的区域及影响磨损套管应力集中系数的因素。结果表明,套管磨损形成应力集中区域呈轴对称地分布在最大磨损深度两侧的一定范围内,在磨损率小于等于25%时,磨损区域全部处于应力集中区,大于25%时,应力集中区只占整个磨损区域的一部分;磨损深度是影响应力集中系数的主要因素,磨损长度只有在小于0.4m时才影响应力集中系数的变化。     

高应变率下 907A钢绝热剪切带的微结构

利用帽形试样和分离式Hopkinson压杆试验技术 ,研究了船用 90 7A钢在 γ≈ 10 5s- 1的条件下的高应变率行为 ,通过对形成转变带温度场的理论计算和透射电镜分析 ,对该钢绝热剪切带的微结构演化 ,再结晶特点和相变行为进行了研究     

扭转轴应力集中的灰色组合模型

用应变梯度片测定构件中沿某个方向的一系列应变值，根据灰色系统建模思想对测试数据进行累加生成处理，以提高数据的确定性，建立一阶单变量灰色模型。为增加预测结果的可靠性，同时考虑孔口应变规律的经验公式，将一阶单变量灰色模型与经验公式相结合建立应力集中处应变的组合预测模型，用以预测应力集中处应变的最大值。作为应用，给出了带台肩和圆孔的扭转试件的应变电测试验和计算结果。实例表明，采用这种方法建立模型来预测应力集中处的最大值，具有所需数据少、精度高等特点，非常适合于用应变梯度片实时确定构件的应力集中系数，进而解决工程的实际问题。     

偏心圆孔板的三维应力集中

根据1种修正的余能原理,建立了具有1个无外力圆柱表面的12结点三维杂交应力元,其单元内的应力场满足三维柱坐标平衡方程及无外力圆柱面边界条件;当元退化为二维时,也满足协调条件。数值算例表明用这种特殊杂交应力元能十分有效地分析具有偏心圆孔厚（薄）板的三维及二维应力集中。     

钢闸门吊耳板应力测试方法研究

吊耳板的应力检测,是闸门启闭力测量的常用方法,实际测量中会出现测量不准确的现象。对测量构件进行ANSYS有限元方法和相关结构应力测点检测数据分析,可以知道结构中存在应力集中现象,经过分析表明,应力集中是测量结果偏差的重要原因。应用格拉布斯准则对应力检测数据进行处理,可以有效消除应力测点存在的测试数据波动大、参照测点间规律特征不明显等异常偏差现象,较好满足测试准确性的工程需要。     

高应变率对AM60镁合金力学性能的影响

分别采用静态拉伸试验机和冲击拉伸试验机测定了AM60压铸镁合金在不同应变率下(0.000 1,0.01,300和1 400 S-1)的拉伸力学性能,重点分析了高应变率对合金力学性能的影响,并用扫描电镜(SEM)对拉伸断口进行了分析.结果表明:在应变率很低和很高时,合金的屈服强度、抗拉强度随着应变率的增加变化不大;从静态和动态(高应变率)结果综合比较来看,应变率对强度和断后伸长率有一定的影响,而弹性模量则对应变率不敏感;另外,动态和静态的断裂方式基本相同,都是以准解理断裂为主,局部区域呈沿晶断裂,局部区域存在典型的缩松断裂形貌.     

基于MSC.Fatigue的带孔板疲劳寿命仿真

采用有限元的方法,首先对带圆孔板的应力场和疲劳寿命进行了仿真,将仿真结果与实验结果对比,验证了仿真方法的正确性.然后对不同孔口形状的板进行应力场和疲劳寿命仿真,并与圆孔板的仿真结果对比,对孔边应力集中系数和疲劳寿命随孔口形状变化的规律进行了探讨.