黄土初始结构性对其压缩屈服的影响

黄土是一种典型的具有结构强度的欠压密土,其特殊的结构性会使黄土的压缩曲线出现类似超固结土的明显转折点(对应的压力称为结构压缩屈服应力)。为分析黄土的初始结构性对其压缩屈服的影响,对6个场地的黄土进行了侧限压缩试验及单轴抗压强度试验,分别得到了各个场地不同含水率黄土的压缩屈服应力和构度指标。研究表明:黄土的构度指标与压缩屈服应力均随含水率的增大而减小,同时随含水率的增大,构度变化幅度小的黄土,其压缩屈服应力变化幅度也小;沉积时代相同的黄土,构度越大,其压缩屈服应力越大,两者呈线性关系;黄土的沉积时代不同,其构度与压缩屈服应力的线性关系就不同。分别给出了Q_3、Q_2黄土的构度与压缩屈服应力的线性关系式,并通过实例初步验证了此线性关系的适用性,为以构度为桥梁,利用简便易得的物理指标计算压缩屈服应力提供了一种途径。

低密度闭孔金属泡沫压缩屈服行为的数值模拟

对低密度闭孔金属泡沫的变形过程进行数值模拟是研究泡沫材料力学及失效行为的重要手段.基于Kelvin多倍胞体模型和有限元方法数值模拟了低密度闭孔泡沫铝的压缩变形的过程,给出了压缩变形曲线并确定了压缩屈服强度.在计算过程中,考虑了材料非线性和几何非线性效应以及胞体倍数对应力-应变关系的影响,并采用理想弹-塑性和线性强化弹-塑性两种材料本构关系来考察其对于泡沫铝非线性压缩力学行为的影响.结果表明,有限元计算的结果与一些文献的理论工作有较好的一致性,但是比实验值偏大.

大塑性变形-反应烧结TiAl合金的高温压缩屈服强度

研究了大塑性变形-反应烧结TiAl合金的高温压缩屈服强度。结果表明:高能球磨显著改善了烧结TiAl合金的压缩性能,同时其压缩性能还取决于烧结工艺。球磨1 h粉末挤压坯经1 250℃烧结4 h后,800℃时的压缩屈服强度最高,达到620 MPa,且与其实温值相当;而经1 250℃烧结不同时间的未球磨粉末烧结体,800℃时压缩屈服强度最高仅为485 MPa。因此,采用大塑性变形-反应烧结工艺制备高性能TiAl合金是可行的。

黄土构度与基质吸力或压缩屈服变形间的关系

黄土是一种具有特殊结构性的非饱和土。为探讨非饱和黄土基质吸力与构度、压缩屈服变形间的定量关系,对不同场地的黄土试样分别做原状、重塑及原状饱和状态下的单轴抗压强度试验,分析不同含水率黄土的构度变化规律,并测试对应黄土试样的土-水特征曲线,测得不同含水率下的原状黄土的基质吸力指标;在综合物理量与构度定量关系的基础上,建立了基质吸力与构度的关系,并论证了其适用性。通过等向压缩试验,测试确定了等向压缩屈服应力与构度的关系,建立了Q_(2)、Q_(3)黄土的压缩屈服应力与构度的关系。通过黄土的构度与压缩屈服应力及等向压缩屈服变形的关系,建立了Q_(2)、Q_(3)黄土的构度-压缩屈服-压缩变形的关系式。

金属矿尾砂浆压缩与剪切屈服应力的关系

膏体流变学的研究是矿业浆体流变学的热点和难点。膏体技术包括脱水、搅拌、输送、堆存(充填)4个阶段,均涉及到非牛顿流体流变特性。在脱水阶段,全尾砂的压缩屈服应力影响了尾砂浆的脱水浓度,浓度是剪切屈服应力的宏观表现,继而影响了混合搅拌和管道输送过程中浆体的剪切屈服应力。所以,压缩屈服应力和剪切屈服应力之间的关系成为了膏体充填技术领域中的关键问题。在压滤理论指导下,开展相关实验,提出了全浓度范围内床层脱水阻力和浆体输送性能表征方法,以表征全尾砂浆的可浓密性能。对全尾砂高压力作用下的可浓密性能进行测试,得到高压力下全尾砂浆体的压缩屈服应力;使用控制剪切速率法(CSR)操作桨式流变仪检测剪切屈服应力;继而得到两者之间的关系为:浆体屈服应力为剪切应力,压缩屈服应力为压缩应力;浆体的压缩屈服应力、剪切屈服应力与浓度指数均呈指数关系。并且压缩屈服应力远大于剪切屈服应力,因此剪切作用更易破坏絮团,是脱水的主要外部动力,从而解释了搅拌脱水的力学机理。

一种提高45钢力学性能的热处理工艺

研究了提高45钢力学性能的高压调质热处理工艺。采用光学显微镜、硬度计和电子万能试验机观察和测试了该工艺处理后45钢的组织和力学性能,并与相同工艺常规热处理的样品相比较。结果表明:该工艺有效提高了45钢的力学性能,在4 GPa压力作用下,经900℃保温15 min处理后再经550℃保温40 min回火处理,45钢的硬度和压缩屈服强度分别为36.5 HRC和928 MPa,较同工艺常压调质处理的分别提高了17.74%和16.88%。

基于SHPB试验的桦木压缩动力学特性

【目的】利用木材动态压缩加载试验研究热磨机研磨解离破碎阶段木材原料受动态压缩载荷的动力学特性,并研究应变率、加载方向对木材原料动力学特性的影响,旨在深化木材原料研磨解离机制的研究,为热磨法纤维分离设备及磨片的齿形结构优化设计提供理论指导。【方法】利用Hopkinson杆试验装置对含水率为12.65%、密度为0.50 g·cm-3的桦木试件进行应变率约为400,800,1 200 s-1,加载方向为径向、弦向和轴向的动态压缩试验,获得桦木在不同应变率及方向上动态压缩加载的解离特征、动态应力-应变曲线及相应的力学特性。【结果】对比分析各组试验后试件的破坏形态发现:1)当应变率约为400 s-1时,径向、弦向和轴向加载的试件主要发生塑性变形;2)当应变率约为800 s-1时,径向加载试件被解离成几大块,并且有一些"火柴棍"状的小试件从大试件上剥离;弦向加载试件沿加载方向上产生更大的塑性变形,并且在试件上、下两端处沿加载方向产生贯穿性裂纹,试件被解离成三大块;轴向加载试件受载面边缘处的纤维大量产生压溃现象,在加载面上产生贯穿性裂纹且有片状小试件从大试件上剥离;3)当应变率约为1 200 s-1时,径向加载试件被解离成大量"火柴棍"状的小试件,并且小试件的尺寸明显小于应变率为800 s-1时;弦向加载试件沿加载方向上产生的塑性变形与应变率为800 s-1时相当,但是试件上端处被解离成许多片状的小试件,并且沿加载方向试件上产生了数条贯穿整个试件的大裂纹;轴向加载试件被解离成大量短粗状的小试件,并且小试件上带有明显的褶皱。对比分析各组试验试件的应力-应变曲线发现:1)动态压缩加载条件下桦木的应力-应变曲线可以由屈服点应变分为弹性阶段和屈服后弱线性强化阶段2部分;2)桦木沿径向加载应变率约为400,800,1 200 s-1时,其屈服强度和韧性模量分别为4.56,10.49,14.22 MPa和2.88,8.32,20.70 k J·cm-3,应变率从400 s-1增加到1 200 s-1时,屈服强度和韧性模量分别增加了2.11和6.19倍;3)桦木沿弦向加载应变率约为400,800,1 200 s-1时,其屈服强度和韧性模量分别为5.87,7.90,9.65 MPa和2.53,7.41,12.92 k J·cm-3,应变率从400 s-1增加到1 200 s-1时,其屈服强度和韧性模量分别增加了0.64和4.10倍;4)桦木沿轴向加载应变率约为400,800,1 200 s-1时,其屈服强度分别为22.90,71.41,96.37 MPa和18.79,67.74,114.32 k J·cm-3,应变率从400 s-1增加到1 200 s-1时,其屈服强度和韧性模量分别增加了3.21和5.08倍。【结论】随着应变率的增加,桦木的解离程度加大,径向加载最易解离,轴向加载最难解离;桦木的动态压缩屈服强度、动态压缩韧性模量具有很强的应变率敏感性,是一种应变率敏感材料。

梯度孔径多孔铝合金的压缩及吸能性能

采用渗流法制备了具有梯度孔径结构的多孔铝合金,通过压缩试验对具有不同相对密度的多孔铝合金的压缩屈服强度及能量吸收性能进行了研究。结果表明:梯度孔径多孔铝合金的压缩应力-应变曲线包含两个阶段,即弹性变形阶段和塑性屈服阶段;其压缩屈服强度与Ashby-Gibson模型吻合良好;此多孔铝合金的压缩屈服强度、能量吸收能力均随相对密度的增加而提高。

球形孔泡沫纯铝准静态压缩性能

在球形孔泡沫纯铝压缩应力应变曲线基础上,研究了压缩强度、吸能能力,结果表明:球形孔泡沫纯铝与球形孔泡沫铝合金的压缩应力应变曲线相似,分为三个部分:线弹性阶段、平台阶段和密实阶段;球形孔泡沫纯铝相对于球形孔泡沫铝合金是一种吸能能力更强的、韧性性能良好的新材料。采用Gibson-Ashby的模型来分析球形孔泡沫纯铝的压缩屈服强度,吻合良好。

原状黄土的压缩曲线特性

原状黄土是一种具有结构强度的欠压密土,其侧限压缩变形特性区别于一般土。为研究原状黄土侧限压缩变形的共性,对西安、兰州6个场地不同含水率的原状Q3、Q2黄土进行了侧限压缩试验,得到了相应场地不同含水率原状黄土的压缩曲线,分析了其压缩曲线的形态,通过曲线对应的压缩屈服应力及初始孔隙比,将各黄土不同含水率下的压缩曲线归一化为同一曲线,且形成时代相同的黄土归一化曲线位置相同,并利用复合幂-指数模式分别描述了Q3、Q2黄土归一化的曲线。将文献中试验黄土的初始孔隙比与压缩屈服应力代入归一化曲线的表达式,计算得其压缩曲线和压缩性指标。经对比,与文献实测压缩曲线及压缩性指标很接近,验证了黄土压缩曲线的归一化特性并对其进行了应用。结果表明:试验黄土压缩曲线具有可被其初始孔隙比和压缩屈服应力归一化的特性,此特性为黄土侧限变形性质的分析提供了一条便捷的途径。

间位芳纶纤维悬浮液的屈服特性及其与成纸匀度关系的研究

为探究间位芳纶纤维悬浮液的絮凝特性,本研究从流变学角度出发,分别研究了单一间位芳纶短切纤维和间位芳纶沉析纤维悬浮液及两者共混悬浮液的絮凝浓度、剪切屈服应力和压缩屈服应力,同时通过湿法成形工艺探索间位芳纶纤维悬浮液的屈服流变特性与成纸匀度间的构效关系。结果表明,不同纤维配比间位芳纶纤维悬浮液的凝结点在0.37~0.68 g/L之间,悬浮液的压缩屈服应力和剪切屈服应力与纤维浓度间分别呈线性和指数函数关系;除100%短切纤维悬浮液外,在同一浓度下,间位芳纶纤维悬浮液的压缩屈服应力和剪切屈服应力均随着沉析纤维比例的增大而减小;间位芳纶纤维悬浮液Froude数随着浓度的增大而减小,对特定配比的间位芳纶纤维悬浮液,间位芳纶纸的匀度指数随着悬浮液Froude数的增大而增大。

基于Gyroid三周期极小曲面的多孔骨支架梯度结构设计与力学性能分析

针对人体骨骼与骨支架之间存在的应力屏蔽问题,基于Network型Gyroid多孔结构,提出一种孔隙率随径向和轴向发生梯度变化的多孔骨支架设计方法,并通过有限元仿真对不同孔隙率梯度下的多孔骨支架力学性能和渗透性进行分析。结果表明,当径向梯度变化量为40%时,随着平均孔隙率从50%增加到75%,径向孔隙率梯度相比于均质对多孔骨支架等效杨氏模量的提升幅度约从5.53%提高至17.26%,但对多孔骨支架压缩屈服强度的影响呈下降趋势,提升幅度约从3.57%降至0.69%;当平均孔隙率为75%时,轴向梯度变化量为40%的梯度骨支架比均质骨支架的等效杨氏模量和压缩屈服强度分别下降约61.25%和80.97%;径向梯度骨支架的渗透性优于均质骨支架和轴向梯度骨支架;采用Ti6Al4V材料制造的Network型Gyroid孔隙率梯度多孔骨支架的杨氏模量与密质骨的杨氏模量较为匹配,能有效减小骨支架与人体骨骼之间应力屏蔽的影响。

强度、吸能与韧性兼容的新型球形孔泡沫纯铝

在球形孔泡沫纯铝压缩、拉伸应力应变曲线基础上,研究了致密化起始点、吸能能力、压缩强度和拉伸性能.结果表明:球形孔泡沫纯铝与球形孔泡沫铝合金的压缩应力应变曲线相似,分为3个部分:线弹性阶段、平台阶段和密实阶段;提出了根据压缩曲线的斜率图,确定球形孔泡沫纯铝的致密化起始点的新方法;球形孔泡沫纯铝相对于球形孔泡沫铝合金是一种吸能能力更强的、韧性性能良好的新材料.采用Gibson-Ashby的模型来分析球形孔泡沫纯铝的压缩屈服强度和抗拉强度,吻合效果良好.

稳态浓密机全尾砂脱水规律物理模拟

结合沉降和压滤实验研究浓密机内全压力范围下尾砂脱水性能,考察网状结构形成体积分数、压缩屈服应力、干涉沉降系数等参数的变化规律。结果表明:网状结构形成体积分数随絮凝剂单耗增加先升高后降低,单耗20 g/t时网状结构形成体积分数达到最大值;压缩屈服应力随体积分数变化呈幂和指数增长,在低压力区域,絮凝剂单耗对底流体积分数影响较大,在高压力区域,絮凝剂作用逐渐弱化;干涉沉降系数随体积分数变化呈幂增长,在低压力区域,絮凝剂单耗对料浆渗透性影响较大,单耗80 g/t时渗透性良好,在高压力区域,絮凝剂单耗对料浆渗透性影响逐渐弱化。实验范围内,膏体料浆存在脱水拐点,其体积分数为38%～42%。

球形孔泡沫纯铝的静态力学性能

在获得球形孔泡沫纯铝压缩应力-应变曲线基础上,研究了泡沫纯铝的压缩屈服强度、吸能能力。结果表明:球形孔泡沫纯铝与球形孔泡沫铝合金的压缩应力-应变曲线相似,分为三个部分:线弹性阶段、平台阶段和密实阶段;球形孔泡沫纯铝相对于球形孔泡沫铝合金是一种吸能能力更强、韧性更好的新材料;采用Gibson-Ashby模型来分析球形孔泡沫纯铝的压缩屈服强度,吻合良好。

高压对40Cr钢高温回火力学性能的影响

为提高40Cr钢调质后的力学性能,对40Cr钢在高压下进行高温回火处理试验,用光学显微镜和扫描电镜分析了40Cr钢高压回火后的组织,借助硬度计和电子万能试验机测试了40Cr钢的硬度及抗压强度。结果表明:高压能使40Cr钢在回火过程中析出的粒状碳化物更加细小弥散,有效提高40Cr钢的力学性能。经850℃×20 min淬火+3 GPa压力下540℃×60 min回火后,40Cr钢的硬度和压缩屈服强度分别达到了39 HRC和1215 MPa,较相同工艺参数但在常压下回火的,40Cr钢硬度和压缩屈服强度分别增加了13.04%和24.23%。

耐候高强高韧PA66复合材料的研究

以POEgMAH为主增韧剂,环氧化聚合物为助增韧剂,同时加入复合型抗紫外光助剂,制备了耐候高强高韧PA66复合材料。结果表明:在PA66中添加POEgMAH,对PA66具有优异的增韧效果,但同时也使材料的压缩屈服强度大幅度降低。当POEgMAH的质量分数为20%时,复合材料的缺口冲击强度比纯PA66提高了近15倍,而压缩强度下降了40%以上。采用环氧化聚合物作为协同增韧剂,使PA66/POEgMAH复合材料在保持较高压缩屈服强度的基础上,同时又具有良好的耐冲击性能;通过添加复合型抗紫外光老化助剂,赋予了材料优异的抗紫外光老化性能。

超高压容器常用钢材包辛格系数的探讨

分析认为工程材料压缩与拉伸屈服应力不一致对自增强预应力的影响是不可忽视的包辛格效应 ,可用包辛格系数考虑 ,用有关试验数据讨论了超高压容器常用钢材包辛格系数的取值 。

专减壁厚拔管拔制力的研究

根据专减壁厚拔管拔制过程的变形特点 ,从分析金属受力情况出发 ,提出了拔制力计算公式及力学参数的研究方法 ;并在实测数据的基础上 ,通过数学处理建立了模型 。

定向凝固NiAl-Cr(Mo)-Hf合金的显微组织与力学行为

研究了定向凝固NiAl-Cr(Mo)-Hf合金及其热处理后的显微组织和力学性能。结果表明:热处理后,NiAl基体与Cr(Mo)相中均有第二相析出,胞界上不连续分布的Heusler相(Ni2AlHf)消失,NiAl和Cr(Mo)层片状组织形貌基本没有变化,但Cr相有增厚的趋势。当应变速率为2.78×10-3 s-1时,随着温度的升高,DSNiAl-Cr(Mo)-Hf合金的压缩屈服强度降低。