固体氧化物燃料NiO–YSZ/YSZ半电池的冲击力学性能

应用Hopkinson压杆装置,研究了阳极支撑固体氧化物燃料电池片(SOFC)半电池NiO–YSZ/YSZ的冲击力学性能,得到了半电池薄片在不同应变率下的应力–应变曲线,分析了半电池中的应力波传播特性及其应变率效应。结果表明:半电池薄片在冲击载荷下,弹性变形范围很小,塑性屈服极限强度较小,且对应的应变值也较小。在半电池样品的极限强度范围内,随着应变的增大,半电池样品薄片的动态应力–应变曲线的切线模量减小,属于递减硬化材料;半电池中的应力波传播速率减小。随着应变率的增加,半电池薄片的极限强度增大,应变率效应明显。另外,随着波阻抗比的增大,半电池薄片中应力–应变"均匀化"分布的透射–反射次数随之减小。     

超声喷丸对敏化后304奥氏体不锈钢应力腐蚀性能的影响

对304奥氏体不锈钢进行了敏化试验与超声喷丸试验,并对其应力腐蚀性能进行研究。通过金相、微观硬度、慢应变速率拉神试验和SEM微观断口方法,分析敏化试验过程对304奥氏体不锈钢材料性能的影响。得出304奥氏体不锈钢在敏化试验后,材料晶间会析出大量碳化物且耐应力腐蚀性能下降的结论。慢应变速率拉伸试验中表现出塑性段缩短、断口沿晶界扩展、塑性大幅下降的现象。通过后续的超声喷丸处理可提升304奥氏体不锈钢的表面硬度,并使其抗应力腐蚀性能提高。试验证明了超声喷丸技术应用于材料表面可有效阻止晶间腐蚀及应力腐蚀裂纹扩展,且随着表面超声喷丸处理覆盖率的增大,材料抗应力腐蚀性能进一步提高。     

超声冲击改善奥氏体不锈钢表面状态的数值分析

基于Johnson-Cook方程建立超声冲击处理的三维有限元模型,研究超声冲击处理奥氏体不锈钢S30408的动力学过程,分析覆盖率、搭接率、冲击次数对表层残余应力分布、塑性变形及形貌的影响。结果表明,覆盖率的增加提高了冲击处理后材料表面的压应力值,同时降低了冲击坑边缘的最大拉应力值。进一步增加覆盖率无法消除表面的残余压应力高值区域,但是通过提高冲击处理的搭接率可以有效地降低材料的表面拉应力,从而显著提高处理后S30408材料的表面质量。     

超声冲击处理后表面梯度纳米结构S30408抗疲劳性能研究

通过修正纳瓦罗-里奥斯(Navarro-Rios)模型,提出了一种描述梯度纳米结构(GNG/CG)材料疲劳性能模型.研究了超声冲击处理后表面梯度纳米层对S30408疲劳性能的影响,并通过实验进行验证.结果表明:模型能够有效预测梯度纳米结构材料的疲劳极限,GNG/CG结构材料的疲劳极限随着表面晶粒尺寸减小而明显增大;相比...     

基于数字图像相关法的熔融沉积聚乳酸材料动态力学性能测试

为研究熔融沉积聚乳酸（PLA）材料动态的力学性能,利用分离式霍普金森压杆（SHPB）装置对PLA材料进行了加载应变率分别为880、1 230、1 650、2 230 s^-1的动态压缩实验,通过高帧率图像采集设备获得了不同应变率下PLA材料的变形图像,结合数字图像相关（DIC）法分析得到PLA试样表面沿加载方向的应变场,并对应变率进行了分析。结果表明,熔融沉积PLA材料在动态载荷作用下的变形过程存在弹性阶段、塑性阶段和卸载阶段;随着应变率的增加,PLA材料在塑性阶段出现了显著的塑性流动区域;PLA材料的压缩强度和最大应变均随应变率增大而增大;利用DIC法测得在整个动态冲击实验过程中,应变在试样中分布基本均匀,应变范围随应变率增大而增大,应变率在整个加载过程中基本保持恒定;DIC法测得的应变与SHPB实验基本一致,应变率误差均小于3 %,表明本研究使用的DIC法能够应用于SHPB实验。     

聚氨酯复合泡沫塑料的动态压缩力学性能

针对几种不同密度、不同玻璃微珠填充比的聚氨酯复合泡沫塑料进行了动态压缩实验，研究了这类材料的宏观动态力学性能。结果表明，动态应力-应变曲线与准静态压缩加载下的应力-应变曲线具有相同的特征，也分为弹性区、平台区和致密区；在较大的应变率范围内，复合泡沫塑料的应变率效应是明显的，高密度复合泡沫塑料的屈服强度随应变率的增加而增加，而中、低密度材料的屈服强度则先随应变率的增加而提高，然后在某一高应变率下强度反而下降，材料表现出软化现象。     

碳纤维增强聚醚醚酮材料动态冲击数值模拟

为探究不同含量碳纤维(CF)增强聚醚醚酮(PEEK)复合材料在动态冲击载荷下的力学性能,采用了有限元软件ABAQUS基于VUMAT子程序开发一个渐进损伤模型,并结合Johnson-Cook材料模型用以模拟材料高应变率响应。通过Matlab编程,构建了四种不同CF体积分数(0%,10%,20%,30%)复合材料模型,并对其进行动态冲击加载模拟。模拟结果表明,随着CF含量的增加,复合材料在冲击载荷下的应力-应变分布得到了显著改善。具体来说,CF有效限制了冲击区域的应力集中,降低了材料的损伤程度。此外,含CF的复合材料展现出更高的等效塑性应变和极限载荷,这表明材料的强度和刚度得到了增强,从而提高了其抵抗冲击的能力。分析表明,CF增强PEEK降低了复合材料在冲击过程中的刚度退化,这有助于提高材料的能量吸收效率,减少冲击失效的可能性。证实了CF对于改善PEEK基复合材料冲击性能的积极作用,并且随着CF含量的增加,材料冲击失效风险得到了有效降低。     

基于SHPB的塑料动态压缩力学性能实验研究进展

从塑料类聚合物软材料目前力学性能研究现状及性能表征的不足,讨论了塑料类软材料在高应变率动态加载条件下霍普金森杆(SHPB)实验装置及实验用杆系的选取、应力应变信号的采集方式以及目前对塑料材料在高应变率加载条件下动态力学性能的实验研究,总结了SHPB高应变率动态实验时塑料材料的特性、提高实验数据精度的方式等方面。     

PE－HD/硅灰石/POE-g-MAH复合材料的断裂行为

采用基本断裂功法（EWF）评价了高密度聚乙烯（PE－HD）/硅灰石/马来酸酐接枝乙烯－辛烯共聚物（POE-g-MAH）复合材料处于平面应力与平面应变过渡状态下试样的断裂行为,研究了不同硅灰石含量对复合材料断裂行为的影响。对该体系EWF方法的适用效果以及试样所处的应力状态进行了验证,用线性回归法处理数据成功得到了各断裂功参数。结果表明,随着硅灰石含量的增加,PE－HD/硅灰石/POE-g-MAH复合材料的比基本断裂功增加,比塑性功降低;复合材料的断裂韧性主要取决于屈服后材料抵抗裂纹扩展的能力,复合材料的塑性变形能力也更依赖于屈服后的行为;PE－HD/硅灰石/POE-g-MAH复合材料的缺口冲击强度随着硅灰石含量的增加而降低,缺口冲击强度高的材料比基本断裂功却较小。     

冲击压缩载荷下蓝宝石的动态力学性能试验方法（上）

文章对目前氧化铝陶瓷动态力学性能的研究现状进行了相关的介绍,同时采用霍普金森压杆技术对单晶α氧化铝（蓝宝石）的动态力学性能进行了简单的试验,得到其应力-应变曲线,蓝宝石是一种硬脆材料,受到冲击压缩载荷的作用,会有一定的塑性;进而对试验数据进行相关处理,得到蓝宝石的弹性模量以及高应变率下蓝宝石的抗压强度和失效应变。     

冲击压缩载荷下蓝宝石的动态力学性能试验方法（下）

文章对目前氧化铝陶瓷动态力学性能的研究现状进行了相关的介绍,同时采用霍普金森压杆技术对单晶α氧化铝（蓝宝石）的动态力学性能进行了简单的试验,得到其应力-应变曲线,蓝宝石是一种硬脆材料,受到冲击压缩载荷的作用,会有一定的塑性;进而对试验数据进行相关处理,得到蓝宝石的弹性模量以及高应变率下蓝宝石的抗压强度和失效应变。     

透水聚酯纤维沥青混合料动力学特性研究

聚酯纤维透水沥青混合料是国内透水沥青路面材料的主要研究方向。目前相关研究主要集中在聚酯纤维透水沥青混合料静态、准静态条件下的力学性能研究,缺少冲击、撞击作用下的动态性能分析。该研究通过SHPB试验系统,成型试件后开展冲击压缩试验与劈裂试验,分析了混合料的动力学特性及规律。结果表明：（1）混合料存在明显的冲击抗压强度应变率效应,属于应变率敏感性材料,冲击抗压强度随应变率增大而提高;冲击压缩应力-应变曲线分为弹性变形、塑性变形、破坏三个阶段。（2）冲击劈裂强度随着冲击气压的增大而增大;（3）聚酯纤维的掺入可以显著提升透水沥青混合料的动力学特性,最佳掺量为0.4%,过量掺入会导致混合料抗劈裂强度下降;（4）集料断裂是聚酯纤维透水沥青混合料动态破坏的重要原因。     

改性PA1010低温动态力学性能实验研究

利用分离式霍普金森压杆(SHPB)实验装置,在常温和低温条件下对改性聚酰胺1010(PA1010)分别进行了650/s、1 350/s、2 300/s和3 300/s四个应变率的动态冲击压缩实验。结果表明:改性PA1010在常温和低温条件下均存在明显的应变率效应,其中低温下的应变率效应更为显著;改性PA1010的动态压缩力学性能存在明显的温度依赖性,同一应变率条件下,材料的低温应力值较常温下显著提升,另外材料在低温条件下还表现出良好的冲击压缩韧性。     

RDX基PBX炸药在被动围压下的力学性能

利用在分离式霍普金森压杆(SHPB)上进行的被动围压试验研究了RDX基PBX炸药的力学性能,获取了不同应变率(830~1 850s-1)下的应力—应变曲线,讨论了围压—轴压之间的关系,计算了该炸药的动态力学性能参量。结果表明,应力—应变曲线峰值点处的应力和应变均随应变率的增加而增加,围压状态下RDX基PBX炸药承受的压力远高于无围压状态;随着应变率的增加,动态屈服强度明显提高,而动态泊松比和动态杨氏模量则基本保持不变。     

被动围压下PBX的冲击动态力学性能

采用铝套筒和TATB基PBX,应用霍普金森压杆被动围压试验方法,研究了PBX在围压下的动态力学响应,得到了该PBX不同应变率下的屈服强度.结果表明,随着应变率的提高,屈服强度有所提高;围压状态下PBX承受的应力远高于无围压状态,变形从脆性向塑性转变,样品未发生明显的破坏.     

聚合物泡沫材料中低应变率压缩力学性能研究

通过万能试验机和高速试验机获得了EPE泡沫和EVA泡沫0. 0048/s～100/s应变率范围内恒定应变率情况下的应力-应变曲线,通过数值模拟方法得到了EPS泡沫相同应变率下的压缩应力-应变曲线。在此基础上,对EPE泡沫、EVA泡沫和EPS泡沫的压缩力学性能进行了分析和比较,结果表明,应变率和密度对泡沫材料的压缩力学性能影响很大。     

熔融沉积PLA材料动态力学行为及本构模型研究

为分析低、高应变率下增材制造熔融沉积材料聚乳酸（PLA）的静、动态力学性能,利用万能材料试验机和分离式霍普金森压杆（SHPB）实验装置分别对3种打印速度（40、80、120 mm/s）的PLA材料进行加载应变率为0.000 5、1 000、1 500、2 000 s^-1的静、动态力学性能测试,并观测了试样表面微观形貌。结果表明,PLA材料的弹性模量、屈服应力随应变率的增加而显著增加;微观形貌分析发现,打印速度为80 mm/s的材料缺陷较少,相同应变率下,该打印速度材料的弹性模量和屈服应力明显高于40 mm/s和120 mm/s 2种打印速度材料;静态载荷下,PLA材料会出现明显的弹性和塑性阶段,且塑性段呈现出了应变软化现象;动态载荷下,PLA材料具有显著的黏弹性特征,选取朱-王-唐（ZWT）模型建立了材料的黏弹性本构,该本构模型拟合曲线与实验曲线吻合较好。     

三维正交机织物的冲击拉伸响应

本文利用MTS810．23材料测试系统和自行设计的分离式Hopkinson拉杆装置对三维正交机织物（3DOr-thogonalWovenFabric，3DOWF）进行测试，得到不同应变率（1×10-5s-1～2308s-1）下该织物的冲击拉伸响应。结果发现：3DOWF是应变率敏感材料，随着应变率提高，拉伸强度和失效应变均明显提高，且高应变率下应力一应变曲线具有双阶段韧性现象。研究表明：织物特殊结构效应引起应力波反射与透射差异，从而导致3DOWF双阶段韧性现象。     

玻/碳混杂复合材料动态拉伸数值模拟研究

复合材料的动态力学性能数值模拟研究对优化结构设计、提高应用安全性有重要意义。本文采用ABAQUS有限元分析软件对玻/碳单轴向经编织物增强复合材料的动态拉伸进行模拟分析,设计了五种铺层方式,分析铺层角对材料力学性能的影响。研究结果表明,该材料属于应变率敏感性材料,拉伸强度随应变率的增加而增加,但失效应变的应变率效应受到铺层角度的影响。同时在不同的应变速率拉伸下,碳纤铺层角为0°时材料的拉伸强度最佳,碳纤铺层角为90°时材料的失效应变最大。     

不同应变率下几种高分子聚合物变形耗能特征试验

为探究不同高分子聚合物材料在高应变率下的耗能效果,采用电液伺服机及霍普金森压杆(SHPB)装置对聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC)、聚甲醛(POM)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)5种材料开展不同应变率下的压缩试验,分析应变率、材料种类对试件压缩变形率、峰值应力、单位体积耗散率及能量耗散率的影响规律。结果表明：静载作用下POM、PC、PVC、PP、PE试件峰值应力分别为104.60、77.60、65.82、43.63、28.70 MPa,压缩变形率分别为7.80%、2.04%、0.81%、4.38%、4.21%,弹性模量变化为PVC>PC>POM>PP>PE,POM试件强度及变形率最高,PVC试件变形程度最低。随着应变率的增大试件峰值应力随之增加,试件强度存在显著应变率效应,且POM试件应变率效应敏感度最弱,PE试件应变率效应最强。试件耗散能与入射能间存在线性正相关,试件单位体积耗散能变化规律为PVC>PC>POM>PP>PE,高应变率下PVC材料耗能效果最好,其次分别为PC、POM、PP,PE材料耗能效果最低。冲击气压的增大使得试件单...