斜长角闪岩累积损伤特性的围压效应研究

利用带围压装置的SHPB设备对不同围压等级下斜长角闪岩在冲击荷载循环作用下动态力学性能进行试验研究,通过对试验过程的能量计算和不同循环作用次数下试件应力-应变曲线的分析,研究斜长角闪岩在冲击荷载循环作用下的累积比能量吸收值与入射能量,损伤度与围压等参量之间的关系。研究结果表明,当入射波能量相同时,斜长角闪岩的比能量吸收值随围压的增加而减小,且斜长角闪岩的比能量吸收值与围压和入射波能量具有良好的规律性。当围压逐渐增大时,斜长角闪岩损伤度的增加随累积比能量吸收值增加的趋势变缓,即围压越高,试件达到相同损伤度所需耗散的能量越多。得到损伤度D与累积比能量吸收值和围压之间的关系表达式。     

高温作用后混凝土动态压缩力学性能的试验研究

采用φ100 mm分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,简称SHPB)试验装置,分别对常温和经历200、400、600、800℃高温作用后的混凝土进行了冲击压缩试验,分析了高温和应变率对混凝土动态压缩力学性能的影响,并对其关系进行了拟合。结果表明:经历不同温度作用后的混凝土动态抗压强度、峰值应变以及比能量吸收都表现出较强的应变率效应。高温对混凝土动态力学性能影响显著,400℃是混凝土各项力学指标发生转折的温度:动态抗压强度、比能量吸收在400℃时回升至与常温接近,在400℃后又迅速下降;峰值应变在400℃以后增加明显,并随着应变率的提高而迅速增加。混凝土经400℃以上高温作用后,虽然强度损失严重,但在冲击荷载作用下,尤其是在较高应变率下,仍表现出良好的抗冲击韧性。     

高海拔严寒地区暖通工程应用——文成公主纪念馆暖通设计

通过实际工程案例,指出了高海拔严寒地区无集中供热的工程项目进行间歇供暖设计的要点.详细分析了能源利用形式及供暖设计方案的确定思路,介绍了喷气增焓空气源热泵机组的工作原理.利用CFD模拟与理论计算论证了夏季利用自然通风降温设计方案的可行性.     

芳纶纤维复合材料包裹混凝土短柱轴心动态抗压强度研究

采用空军工程大学的100分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,对芳纶纤维材料(AFRP)包裹混凝土短柱在高应变率条件下的抗压强度进行了试验研究。研究结果表明:在高应变率下,采用AFRP加固混凝土短柱,动态抗压强度得到了显著提高,并随应变率上升而增长;相同应变率水平下,动态抗压强度随AFRP加固层数的增加呈现出先增大后减小的特性,其中两层AFRP包裹混凝土短柱增强性能最优。另外,考虑应变率效应,对Bethet强度模型进行修正,得到了适用于高应变率条件下的AFRP包裹混凝土短柱强度模型。     

云驾岭煤矿无烟煤的动态本构模型研究

大直径霍普金生压杆试验表明：云驾岭煤矿无烟煤的动态本构曲线具有显著的塑性屈服特征，初始弹性模量Eb、屈服强度σs与极限强度σb都随着应变率的增加而提高，但屈服强度最为显著。根据试验曲线的特征，在对既有岩石动态本构模型进行分析和初步的拟合后，引入一个新的损伤型黏弹性本构模型，以1根线性弹簧和2个不同松弛时间的Maxwell体并联的黏弹性模型表达无烟煤显著的塑性流动，2个Maxwell体分别表示无烟煤的低应变率响应和高应变率响应，以动态应力-应变曲线任-点与原点连线的斜率E（εi）相对于初始模量Eb的降低来度量损伤D。模型的数值拟合曲线与实测动态本构曲线具有较好的一致性。拟合参数表明，无烟煤对低应变率的响应与混凝土相同，对高应变率的敏感性远远高于混凝土。     

光整滚光和开缝衬套挤压孔结构 表面完整性及疲劳行为研究

目的 澄清光整滚光和开缝衬套挤压孔结构疲劳行为和强化机制的区别。方法 采用传统钻-铰、光整滚光、开缝衬套挤压等三种不同工艺,制备TA15钛合金含ø8.75中心圆孔疲劳试样,通过恒幅拉-拉对比疲劳试验和疲劳数据统计分析方法,评价不同工艺制备孔结构的抗疲劳性能。采用体式显微镜观察孔端和孔壁形貌,用触针式表面粗糙度轮廓仪测试孔壁表面粗糙度,用X射线衍射应力测定法测定孔端表面残余应力,用透射电子显微镜观察孔壁材料微观结构,用显微硬度计测定孔壁显微硬度点阵等技术和方法,分析了不同工艺制备孔结构表面完整性。通过扫描电子显微镜标定疲劳断口辉纹平均间距与裂纹长度,用数码长焦显微镜标定孔端表面裂纹长度与疲劳循环周次的关系,并定量分析了不同工艺制备的孔结构疲劳裂纹萌生寿命和裂纹扩展速率。结果 光整滚光和挤压强化分别提高连接孔中值疲劳寿命63%和317%。光整滚光可降低孔壁表面粗糙度Ra至0.52 μm,但改变孔壁附近残余应力状态能力有限,且会在孔端形成尖锐的材料凸瘤;挤压强化后,孔壁表面粗糙度Ra为0.73 μm,在孔壁引入4 mm深、峰值达-500 MPa的残余压应力区,并大幅提高孔壁材料位错密度,且孔端无材料凸瘤产生。结论 光整滚光提高孔结构疲劳寿命的主要机制是,通过降低孔壁表面粗糙度延长裂纹萌生寿命。挤压强化主要机制是,通过引入大深度、高幅值的残余压应力和改善材料微观结构延长裂纹萌生寿命和裂纹扩展寿命。因此,挤压强化优于光整滚光技术。考虑到实际机械结构中多为叠层特征孔结构,挤压强化因为不会在孔端遗留材料凸瘤,更有利于保证夹层间隙安装要求。     

泡沫铝的动态力学性能研究

采用分离式霍普金森压杆(SHPB)技术,研究了孔隙率对泡沫铝在高应变速率(700s(-1)~~2600s(-1)~)条件下力学性能的影响,并与准静态条件下(1×10(-3)~s(-1)~)的性能进行了对比。实验发现泡沫铝在准静态和动态条件下呈现逐层破坏的特征,从而在应力-应变曲线上出现一平台区;由于铝合金本身存在的应变速率敏感性和多孔材料中气体的作用,使泡沫铝的平台应力随应变速率的增加而增大,当孔隙率较低时,增加尤为明显;泡沫铝的应变速率敏感度随应变的变化而变化。     

NiMnCo触媒合金热轧开裂分析

对NiMnCo触媒合金加工过程中存在的热轧开裂问题作了研究。结果表明 :NiMnCo合金的热轧开裂为晶间断裂 ,裂纹沿晶界扩展。造成合金热塑性降低的原因是溶质 (杂质 )原子在晶界的偏析以及第二相夹杂物的存在。通过原材料处理及强化合金熔炼工艺可消除热轧裂纹的产生。     

铜基粉末冶金(Cu-PM)摩擦材料冲击破坏机理研究

研究了铜基粉末冶金摩擦材料在准一维应变和一维应变下的冲击破坏机理 ,对该材料在被动围压准一维应变和一维应变情况在分离式Hopkinson压杆 (SHPB)上做了 1 0 2 ～ 1 0 3 /s应变率范围内的冲击试验 ,试样尺寸为 :1 2× 6 ,弹速范围为 4～ 1 6m/s,通过试验得到了该材料的两种动态应力应变曲线 ,发现一维应变时 :(1 )该材料有应变率弱化效应。通过对试验后的样品进行微观组织分析 ,在冲击载荷下材料在短时间内大量吸能使承载能力下降 ,同时伴随硬质颗粒破碎 ,但没发现绝热剪切现象。 (2 )材料的初始裂纹和孔隙在冲击时形成大范围的多源裂纹及孔洞分布群并迅速扩展 ;失效模式为冲击脆性破坏。在准一维应变时 ,同样应变率下 ,该材料有应变率强化效应 ,反映出良好的金属合金性能 ,与静态下有相似之处。从电镜扫描图片看 ,材料在准一维应变下的密实性提高 ,裂纹的扩展缓慢。     

活性材料PTFE/Al动态压缩性能

采用分离式霍普金森压杆(SHPB)实验技术,研究两种不同配比的聚四氟乙烯/铝(PTFE/Al)活性材料(PA265和PA35)在高应变率下的力学压缩性能与加载反应性能,对比分析了铝含量不同对PTFE/Al活性材料的屈服强度,破坏性能,反应性能的影响.研究结果表明: 两种PTFE/Al活性材料存在应变率效应,在应变率1000～8000 s-1范围,PA265的屈服应力为32～44 MPa,PA35的屈服应力为40～55 MPa.铝含量越高,PTFE/Al的屈服强度越高; 在应变率3100～5800 s-1范围内,两种材料的破坏应力基本相同,约为143～153 MPa; PA265和PA35的临界反应应力分别为157,163 MPa; 铝粉含量不能高于35%,否则由于缺少足够的氧化剂(PTFE)而普遍出现不完全燃烧反应的现象.