AM50镁合金真空压铸件孔洞分布与力学性能的关系

孔洞缺陷是压铸件力学性能预测中的重要因素。工艺条件在影响金属液充型凝固过程的同时,也对压铸件内部的孔洞尺寸、孔洞数量及分布情况产生影响,并导致力学性能变化。研究压铸件内部孔洞分布的特征及其对力学性能的影响规律,有助于理解压铸件组织和性能的内在联系,亦对研究真空压铸以及常规压铸工艺参数对压铸件力学性能的影响规律有所帮助。结合镁合金压铸件的缺陷带理论,应用超声扫描显微镜采集孔洞缺陷数据,对AM50镁合金真空压铸阶梯试样的孔洞分布进行统计分析,通过孔洞分布特征确定缺陷带的深度位置,研究缺陷带附近的孔隙率与压铸件力学性能的关系。

砖的孔型及孔洞分布对砌体通缝抗剪强度的影响

对5种不同孔型及孔洞分布但孔洞率大体相同的烧结页岩多孔砖分成5组,采用统一强度等级的砂浆砌筑30件砌体进行通缝抗剪试验,结果显示:烧结页岩多孔砖砌体通缝抗剪破坏具有脆性特征,其破坏形式多样;圆孔烧结页岩多孔砖砌体通缝抗剪强度高于矩形孔烧结页岩多孔砖砌体;由于砂浆键在砌体抗剪过程中发挥作用,使得实测平均值远大于规范平均值,也大于建议计算公式的平均值。试验表明该5种类型的烧结页岩多孔砖砌体抗剪强度满足安全要求,也反映出砖孔型及孔洞分布对砌体通缝抗剪强度有着重要的影响。

基于孔洞分布理论的多孔材料板振动分析

主要研究了不规则几何结构多孔材料制备的板材的振动分析.基于Gibson-Ashby等效模量计算,引入了分布因子加以改进原有的理论.对于材料的孔洞分布情况,提出了Burr分布的概率密度拟合,获得了Burr分布的3个自变量参数并用实际的孔洞几何参数进行了比对与描述.基于平板振动理论和等效模量理论,计算出了随着孔洞分布情况变化下的平板固有振动频率,并分析了孔洞尺寸与频率间的关系.之后引入了尺度因子来量化描述平均孔洞尺寸对多孔平板的频率影响.结论证明了改进的等效理论能够有效地体现孔洞的分布对平板力学性能的改变,论述了孔洞尺寸范围,孔洞离散度以及平均孔洞尺寸对多孔方板结构固有频率的影响.这种影响将会对多孔材料结构的优化设计起指导作用.

Al-Zn-Mg-Cu高强合金DC铸锭中孔洞分布的研究

以DC铸造法制备的Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金扁锭为研究对象,基于阿基米德原理测量孔洞体积分数,考察了铸锭横截面上的孔洞分布,并给出了厚度方向及宽度方向上孔洞体积分数的变化规律。结果表明,铸锭横截面上,由表层至心部孔洞体积分数呈逐渐上升的趋势;厚度方向上,由表层至心部,1/2宽度处和1/4宽度处孔洞体积分数均呈总体上升趋势;宽度方向上,1/2厚度处,由表层至心部,孔洞体积分数先迅速上升,而后在某一区间内波动;1/4厚度处,由表层至心部,孔洞体积分数先缓慢上升,而后缓慢下降。铸锭内部孔洞体积分数大小与局部冷却速率密切相关,铸锭表层附近的冷却速率快,对应孔洞体积分数较低,而靠近铸锭心部冷却速率慢,因而孔洞体积分数较高。

陶瓷注射成型超临界CO2脱脂过程坯体孔洞结构分布

利用压汞仪、扫描电镜对陶瓷注射成型超临界CO2脱脂过程中不同阶段坯体孔洞结构和分布进行分析,研究陶瓷注射成型超临界流体脱脂行为和脱脂的动力学过程.结果显示:随着脱脂时间的增加,陶瓷坯体中孔径和孔体积增大,孔尺寸分布明显拓宽.脱脂过程是由坯体表面不断深入到坯体内部,溶解和扩散是脱脂过程的两个关键因素.

变形温度对不锈钢复合近界面特征和协调变形的影响

为适应混凝土结构以提高建筑物长寿命要求,迫切需要制备一种具有耐蚀性、耐候性的建筑用材。不锈钢/碳钢复合材料完全满足复杂腐蚀环境的苛刻要求,还可以有效降低经济成本。本文基于Gleeble-3800热模拟机对不锈钢/碳钢复合材料进行高温压缩实验,研究温度950~1150℃,应变速率0.1 s^(-1)、1 s^(-1)条件下近界面微观组织演变规律、近界面孔洞及过渡层特征;基于电子背散射衍射技术(EBSD),对不同温度和应变速率条件下的双金属变形协调性进行了研究。结果表明,当应变速率为1 s^(-1),温度为1100℃,近界面不锈钢侧和碳钢侧晶粒计算平均尺寸分别为11.38μm和13.54μm,再结晶晶粒体积分数分别为31.2%和39.3%;界面两侧晶粒发生动态再结晶比例相当,协调变形最佳。

单轴压缩下含孔脆性材料的力学行为研究

运用材料破裂过程分析MFPA2D系统,在单轴压缩条件下对含单孔和双孔脆性材料破坏过程进行数值模拟。结果表明:原始的萌生裂纹不一定是最后形成宏观贯通破坏的主裂纹。岩石等脆性材料破坏的局部化特征,说明非均匀性是岩石类脆性材料发生局部破裂的根本原因。分析了孔的分布对材料强度以及破坏模式的影响,并给出破坏过程的应力-应变关系。指出了有的孔洞分布会增加应力的集中程度,而有的孔洞分布可以降低应力集中。数值模拟与试验结果具有较好的一致性。

无纺土工织物保土应用中的概率设计准则

保土准则是土工织物反滤准则的重要组成部分,但目前的设计准则保土有余,透水不足。介绍了无纺土工织物的两种孔洞分布曲线,计算了土颗粒透过织物的概率。在理论分析的基础上,提出了一种概率保土准则。该准则对土体中的骨架颗粒和小颗粒透过织物的概率分别加以限制,既能保持土体稳定,又能防止淤堵。

沥青混合料细观结构指标的研究(英文)

采用数字图像处理方法,对沥青混合料取芯试件图像进行处理和分析,建立一套分析沥青混合料细观组成结构的指标,包括孔洞分布参数,集料与胶浆分布参数,以及主轴角度分布参数。选取4种沥青混合料级配进行研究,结果表明各细观结构指标能够定量评价不同级配和压实方法的沥青混合料之间的结构差异。

三维打印Ti-6Al-4V合金孔洞几何特征与空间分布研究

三维(3D)打印技术因其增材制造特性被认为是一种先进的制造技术,其中电子束烧结技术(EBM)是一种广泛应用的金属3D打印工艺。该工艺打印的金属构件因常含有微观孔洞缺陷而降低了力学性能,特别是疲劳性能。本文针对电子束烧结工艺打印的两种不同形状的植入体Ti-6Al-4V合金试样,利用计算机断层扫描技术(CT)对试样内的孔洞进行了测量,统计并分析了孔洞的数量、体积、形状以及空间分布情况。结果表明形状差异在一定程度上影响了电子束烧结Ti-6Al-4V合金的微观孔洞缺陷数量,但不同试样的孔洞均以小于0.000 2 mm3的小体积孔洞为主,占孔洞总数的80%。反映试样孔洞奇异性的球度值较小,孔洞体积与球度值呈反比。对自由面的强化烧结有效降低了试样近表面的孔洞密度。本文结论对利用该工艺制备具有较好抗疲劳性能的医用植入体有一定参考价值。

2524-T3铝合金回填式搅拌摩擦点焊过程的数值模拟

目的分析焊接接头温度场、应力场的分布情况,并着重讨论焊接转速对接头孔洞分布规律的影响。方法基于ABAQUS有限元分析软件,对2524-T3铝合金回填式搅拌摩擦点焊过程进行了模拟,分析了焊接过程中材料内部温度场、应力场及焊点底部孔洞的变化情况,并在此基础上采用小孔法对焊点周围残余应力进行了测量,与模拟结果进行了对比分析。结果焊接转速由2200 r/min提高至3000 r/min,焊接过程达稳定摩擦时焊接温度由489℃增至518℃。焊接结束时焊件表面残余应力数值均在100~200MPa,与实际小孔法测得数值吻合良好。结论焊接转速的提高导致焊接过程中各阶段峰值温度提高,在焊件横截面还可观察到沿厚度方向存在较大的温度梯度。接头孔洞数量随焊接转速先下降后上升,在焊接转速为2800 r/min时,孔洞数量达最少。另外,焊件表面残余应力呈四周对称分布,并在压紧环外径处出现最大值。

层裂损伤发展过程的数值分析

用数值方法定性地分析了延性材料损伤过程中孔洞数密度分布的变化情况,及其与材料中应力变化过程之间的关系,以及孔洞数目在空间上的分布情况。同时还分析了初始成核孔洞大小以及计算参数对自由面速度曲线、损伤发展和孔洞数在空间上分布的影响。分析了不同时刻孔洞成核与增长对损伤度的影响。

高聚物粘结炸药冲击起爆统计热点反应速率模型

为深入探索非均质固体炸药冲击起爆热点机制,重点关注炸药孔洞尺寸分布及热点点火临界条件,建立高聚物粘结炸药(PBX)冲击起爆统计热点反应速率模型,描述热点形成、形核或消亡、点火后燃烧反应演化直至快速转为爆轰的全过程。奥克托今(HMX)基PBX9501和三氨基三硝基甲苯(TATB)基LX-17炸药冲击起爆过程的数值模拟结果显示,反应流场中波到达时间的计算值与实验值偏差小于3.7%,初步验证了统计热点反应速率模型的合理性,且相比文献[21-24]的统计模型适应性更强。研究结果表明:孔洞尺寸分布对非均质固体炸药冲击起爆感度影响显著;HMX基PBX炸药冲击起爆爆轰成长过程呈加速反应特性,而TATB基PBX炸药表现为稳定反应特性,进一步提高了对HMX/TATB混合基钝感高能炸药冲击起爆机理的认识。

孔洞结构对超声波衰减特性的影响研究

碳酸盐岩地层孔洞形状多样、孔洞空间尺度多变、分布复杂,以首波触发机制记录的波速,反映的是沿着波阻抗最大路径传播的声波速度,不能有效反映岩石中的孔洞结构特征。基于波动理论和有限差分方法,实现超声波透射数值模拟实验,研究孔洞形状、尺寸、分布、密度对声波衰减系数的影响。结果表明:(1)孔洞形状、尺寸、分布、密度对衰减系数均有影响,其中孔洞密度对衰减系数的影响最大,孔洞尺寸次之,孔洞形状和分布对衰减系数的影响较小;(2)垂直于传播方向的孔洞尺寸和平行于传播方向上的孔洞尺寸均对衰减系数有影响,相对而言垂直于传播方向上孔洞尺寸对衰减系数的影响更显著;(3)对一定频率的振源,存在一个临界孔洞尺寸,当孔洞的尺寸大于该临界值时,不能应用衰减系数反映孔隙尺寸的变化;(4)衰减系数与孔洞尺寸、不同孔洞形状的孔隙度之间均表现为幂函数关系,且相关性较好。

含孔洞的Al2Cu单轴拉伸的分子动力学模拟（英文）

建立了含孔洞的Al2Cu分子动力学模拟模型,采用嵌入原子法模拟Al2Cu模型在常温、恒定工程应变速率的拉伸环境下孔洞大小、数量及孔洞分布对Al2Cu力学性能的影响。结果表明:孔洞的出现使模型内部出现了自由表面并在孔洞内边缘产生了应力集中,从而大大降低材料的抗拉强度以及变形能力;孔洞增大,Al2Cu的塑性和抗拉强度均明显下降;不同孔洞数量对应的应力-应变曲线在弹性变形阶段基本重合,孔洞增多,Al2Cu的塑性以及抗拉强度都有不同程度的下降;改变孔洞分布,孔洞连线方向与拉伸方向的夹角越小,Al2Cu表现出越强的塑性和抗拉强度。

Propagation of elastic wave in nanoporous material with distributed cylindrical nanoholes

The effective propagation constants of plane longitudinal and shear waves in nanoporous material with random distributed parallel cylindrical nanoholes are studied. The surface elastic theory is used to consider the surface stress effects and to derive the nontraditional boundary condition on the surface of nanoholes. The plane wave expansion method is used to obtain the scattering waves from the single nanohole. The multiple scattering effects are taken into consideration by summing the scat- tered waves from all scatterers and performing the configuration averaging of random distributed scatterers. The effective propagation constants of coherent waves along with the associated dynamic effective elastic modulus are numerically evaluat- ed. The influences of surface stress are discussed based on the numerical results.