相变超塑性焊接接头应力场的有限元分析

首次在弹粘塑性模型的基础上,建立了相变超塑性焊接的力学模型,通过对接头界面应力场的分析,提出工艺参数对接头焊接质量的影响规律。     

LY12合金粗晶材料的超塑性变形机制

采用单轴拉伸对LYl2粗晶材料进行超塑性研究，温度一定时，在较高和较低的应变速率下都得到了大延伸率，而处于中间应变速率的试样延伸率较低。SEM断口分析表明，晶界上产生的粘性物质对粗晶超塑性行为有决定性影响。在高应变速率下，晶界上粘性层很薄，被粘性层包围着的晶粒和亚结构在相互挤压和相对转动中容易细化，有利于超塑性变形能力的提高且不易产生孔洞，室温性能良好；低应变速率下，大多晶界上都有粘性物质包围且粘性层厚度增大，粘性物质的增多使超塑性变形能力增强，但易产生孔洞，使室温性能恶化；而中间应变速率区间，晶粒细化程度不够，晶界上末产生较多粘性物质，有少量孔洞产生且变形能力较差。     

双端乙烯基氟硅油的研制

以1,3,5-三甲基-1,3,5-三(3,3,3-三氟丙基)环三硅氧烷为原料、四甲基二乙烯基二硅氧烷为封端剂、硫酸为催化剂制得双端乙烯基氟硅油,研究了反应时间、催化剂用量、反应温度对产物黏度和挥发分质量分数的影响;采用红外光谱和核磁共振波谱表征了产物结构.结果表明,产物为双端乙烯基氟硅油.较佳的制备条件为反应时间1 h...     

细观结构参量对推进剂力学性能影响的数值研究

为了更好地理解并预测复合固体推进剂组分、界面对其宏观力学性能的影响，在细观层次上建立了考虑界面和颗粒形貌的代表性体积单元(Representative volume elements,RVE)计算模型，通过引入内聚力模型(Cohesive zone model,CZM)研究了界面刚度、强度及最大失效位移对推进剂力学性能的影响，并对比分析了颗粒形貌与界面对其力学性能的贡献。研究结果表明：界面刚度为0.004～400 MPa/mm时，推进剂初始模量从0.67 MPa提升到3.67 MPa；界面强度从0.05 MPa提高至30 MPa时，推进剂拉伸强度从0.15 MPa提高到了0.76 MPa，即界面刚度增加对推进剂初始模量的提高有限，而界面强度对其拉伸强度的提高非常显著；然而，较高的界面强度可能导致细观结构出现“损伤局部化”，从而降低延伸率。相对于界面对推进剂实际力学性能的提升，颗粒级配、形状的作用显得较小，说明界面是决定推进剂拉伸性能的主要因素之一。最后基于以上分析结果，对另一种推进剂在不同应力下的蠕变性能进行了预测，发现蠕变断裂时间的对数与恒定应力满足线性关系。     

粗晶粒LY-12超塑性变形及断裂机制研究

对粗晶LY 12材料进行单轴拉伸 ,在 75 3K ,应变速率为 10 - 1 s- 1 和 10 - 4s- 1 下得到大的破坏延伸率 ,而在应变速率为 10 - 2 s- 1 、10 - 3s- 1 、5× 10 - 4s- 1 时的破坏延伸率较小。断口SEM分析表明 ,高应变速率下 ,晶界上的粘性层很薄 ,在晶粒的相互挤压和转动中很容易细化 ,使材料的超塑性变形能力增强 ;低应变速率下 ,晶界上粘性层厚度增大 ,晶粒被厚的粘性物质包围 ,使晶界滑移更容易进行 ,超塑性变形能力也会增强。处于中间应变速率下 ,晶粒没有足够细化 ,粘性层也不够厚 ,所以超塑性变形能力略低。从力学角度解释断裂机制 ,高应变速率下 ,当晶粒间的正应力大于晶界的结合强度时导致断裂 ,断口表面平齐 ;应变速率较低时 ,晶界面的剪应力大于晶界的剪切强度导致断裂 ,断口有撕裂的齿牙状特征 ,较为粗糙     

PBX装药弹体侵彻混凝土薄板的数值模拟

为探究浇注型高聚物粘结炸药(PBX)装药在弹体侵彻过程中的力学响应和损伤分布情况,将孔隙压塌损伤、炸药晶体破碎损伤和粘结剂脱粘三种损伤形式的演化规律引入粘弹性本构模型,拟合了浇注型PBX在不同温度下的低应变率至中高应变率的力学响应,利用动力有限元数值软件模拟了含装药弹体侵彻混凝土靶板中炸药的力学损伤响应,分析了炸药应力波的传播、压力分布和三种损伤分布及演化。结果表明,加载初期炸药装药的头部承受较大的压缩应力,当应力波传播至尾部反射回拉伸波时,由于弹体的惯性作用,装药尾部和壳体内表面发生撞击,迅速形成高压区,压力高至0.25 GPa,因此装药头部和尾部损伤较为严重,应作为重点防护区域。     

典型压装与浇注PBX炸药缝隙挤压损伤-点火响应

为探究动态挤压载荷作用下典型装药结构在壳体裂缝周围的点火响应过程,采用高聚物粘结炸药（Polymer bonded explosives, PBX）微裂纹-微孔洞力热化学耦合细观模型,对缝隙挤压载荷作用下PBX药柱与缝隙结构相互作用、炸药宏观力热化学响应、以及损伤-点火细观机理进行了研究,对比分析了压装PBX-5与浇注GOFL-5两类炸药损伤-点火响应的差异性。结果表明,200 m·s^-1挤压速度下压装PBX-5炸药表现为脆性破坏,60 μs时挤压前沿距缝隙表面3 mm,在缝隙位置处形成应力集中,与挤压位置成45°方向区域内微裂纹发生快速扩展;相同撞击条件下,浇注GOFL-5炸药在缝隙位置处发生快速流动,大量材料被挤入缝隙,60 μs时挤压前沿距缝隙表面9 mm。两种炸药在缝隙周围均形成了潜在点火位置,剪切裂纹热点为压装炸药点火主导机制;局部剪切塑性耗散机制为浇注炸药潜在的点火主导机制。     

固体推进剂黏弹性参数的确定及细观损伤演化

固体推进剂力学模型参数的准确性对其宏观力学响应预测具有重要的意义,为解耦标定固体推进剂非线性黏弹性模型参数,提出一种基于台阶应力松弛试验的模型参数确定方法。通过台阶应力松弛平衡响应确定固体推进剂弹性部分参数,通过小变形下的应力松弛确定无量纲松弛模量,分析一种固体推进剂力学响应。研究结果表明：固体推进剂在台阶应力松弛及单轴拉伸条件下的力学性能预测结果与试验结果吻合,验证了所提方法的有效性;由于平衡响应包含损伤,采用该方法标定的参数可用于预测含损伤固体推进剂力学响应。在此基础上,提出一种基于推进剂模型参数标定等效黏合剂力学参数的方法,并通过引入基于黏弹性脱湿准则的相界面模型建立代表性体积单元计算模型,实现在宽应变(～100%)范围内推进剂脱湿损伤分析,为推进剂宏观力学性能预测及细观损伤演化分析提供了支撑。     

工程陶瓷磨削表面裂纹损伤深度模型研究

使用金刚石砂轮磨削是对陶瓷进行加工最常用的方法,但由于磨削抗力大,使被磨陶瓷零件常常会产生裂纹等表面损伤.文章基于压痕断裂力学建立陶瓷磨削表面裂纹损伤深度模型,通过针对氮化硅材料进行单行程磨削实验和表面裂纹损伤深度观测实验,确定了损伤深度模型中的参数,并对模型预测结果和实验结果进行比较,验证了陶瓷磨削表面裂纹损伤深度模型的有效性.陶瓷磨削亚表面裂纹损伤深度正比例于磨削深度和工件台速度,反比例于砂轮转速,其中磨削深度对陶瓷磨削表面裂纹损伤深度的影响最高.运用该模型,根据磨削输入参数可以预测和控制陶瓷的磨削损伤深度,从而可以优化陶瓷磨削过程,提高磨削效率、降低加工成本和降低加工损伤.