压力敏感性材料球形孔洞动态扩展问题

为进一步研究岩土材料爆炸场的特点,采用椭圆型屈服准则和自相似假设,并结合Hopkins三区模型,研究幂硬化材料球形孔洞动态扩展问题.通过对弹性区的研究得出弹性区应力的分布和弹塑性交界处的连续条件;然后在塑性区给出一个求解动态扩展问题的非线性微分方程组;最后通过打靶法数值求解该非线性微分方程组,给出满足边界条件的数值解,并讨论材料参数对场量的影响.结果表明,椭圆型屈服准则能很好地描述压力敏感性材料中孔洞的动态扩展.

316L不锈钢扩散焊接头界面孔洞蠕变扩展研究

采用损伤因子D和等效电阻率修正Derby模型,建立基于等效电阻率的扩散焊接头界面孔洞扩展动态测量模型。基于现场总线技术搭建四探针直流电位计算机数据采集系统,确立蠕变试样参数、实验方法和步骤,从而实时动态地监测316L不锈钢扩散焊接头界面孔洞蠕变扩展行为。

理想弹塑性压力敏感性材料中球形孔洞的动态扩展研究

通过椭圆形的屈服方程和自相似假设,结合Hopkins三区模型,研究了理想弹塑性压力敏感性材料中球形孔洞的动态扩展问题,得到了塑性区场量的非线性控制微分方程组。通过弹性区的应力场以及弹塑性边界的塑性屈服条件,给出了塑性区的初值,并应用打靶法给出了问题的数值解。结果表明:与幂硬化材料中的应力场变化不同,理想弹塑性压力敏感性材料中,应力场的变化较小,且基本不受参数孔洞膨胀速度m和压力敏感性参数α1、α2的影响;随到孔边距离的减小,应变明显增大,同时相对密度稍有增大。

陶瓷材料高温蠕变行为研究

含有晶界玻璃相的陶瓷防热材料的高温蠕变行为主要包括晶界孔洞的成核及扩展,晶粒的滑移是控制晶界孔洞扩展的主要因素,决定了孔洞的扩展速率及扩展到完整晶界所需要的时间.建立了一个基于晶界滑移条件下单个及多个晶界孔洞扩展的模型,通过计算,给出了单个孔洞扩展的临界应力及扩展到完整晶界尺寸需要的时间,分析了在一个晶界上分别含有三晶孔洞和双晶孔洞时孔洞扩展的模式,讨论了两个孔洞在扩展过程中的相互影响,比较了前后两个孔洞在晶粒滑移条件下的扩展速率,并通过算例获得了前后两个孔洞连通与扩展同时完成的临界位置.定性及半定量的给出了晶粒滑移对蠕变陶瓷晶界孔洞扩展的影响,为计算晶界孔洞扩展到一个完整晶粒尺寸所需要时间奠定了理论基础.

球墨铸铁材料细观损伤破坏机制实验研究

选用具有典型细观结构特征的球墨铸铁材料进行试验 ,探讨这种金属材料在各种三轴应力状态下的细观损伤破坏 .结果表明 :在较高三轴应力状态时 ,石墨颗粒与基体分离形成的一级孔洞扩展很不充分 ,且断裂孔洞体积分数 ff较小 ;在较低三轴应力状态下 ,一级孔洞扩展较充分 ,损伤演化后期有二级孔洞形成 ,体积分数 ff较大 ,ff 的较大差异意味着材料在不同受力情况下 ,细观层面上表现出损伤聚合机制不同 ,因此用单参数

多轴载荷作用下马氏体耐热钢中微孔洞演化行为的模拟研究

微孔洞演化包括孔洞成核、生长和聚合三个阶段,是影响金属材料韧性断裂的重要因素.为了分析P91马氏体耐热钢中的塑性滑移对微观孔洞扩展的影响,论文提出了一种基于晶体塑性有限元的微观力学计算模型,量化了应力三轴度、洛德参数和晶体取向对微孔洞演化行为的影响.结果表明,在相对较高应力三轴度条件下,随着应力三轴度的增大,含孔洞马氏体块的等效应力-应变响应呈现出快速软化的特征,同时孔洞体积分数随着等效应变的增加而快速增加.对于给定的应力三轴度,胞元的聚合应变在[111]取向时最小,在[110]取向时最大.孔洞聚合开始时,低应力三轴度下孔洞形状趋向于椭球状,而较高应力三轴度时孔洞横向略鼓.在一定的应力三轴度和洛德参数范围内,在孔洞聚合和孔洞坍塌两种胞元失效状态之间存在着一个条带状过渡状态,在[100]晶体取向时,当洛德参数L=-1时条带最宽.论文揭示了P91马氏体耐热钢中微孔洞演化的基本机制,分析了晶体取向、应力三轴度和洛德参数对微孔洞演化的影响.这些发现为P91马氏体耐热钢的韧性损伤模型的进一步发展提供了微观理论基础.

韧性材料破坏问题的一些研究

韧性材料的断裂是由于塑性变形产生的内部孔洞以及裂纹的萌生、长大的现象,本文概述了韧性材料断裂的理论研究、试验、数值模拟研究,得出结论:对于提高韧性材料的力学性能,研究其破坏的时间与位置是很有必要的。

金属玻璃动态拉伸断裂(层裂)中的损伤演化行为

金属玻璃独特的非晶结构使其具有许多优异的力学、物理性能,因而在装甲防护、卫星护罩等方面拥有广阔的应用前景.近年来,在金属玻璃层裂面上观察到一种"韧脆转变"现象,其可能会加速材料的动态损伤演化进程,影响其在国防军事、航空航天方面的实际应用.如何有效规避此类缺陷,要求研究者在机理层面进一步加深对该过程的认识.本文回顾了冲击载荷下金属玻璃动态力学性能和损伤演化机理方面的研究现状,并对层裂过程中动态孔洞扩展的相关理论展开介绍,明确了已有实验工作和理论模型中的不足,旨在吸引更多研究者参与到该领域的研究中.