航空铝合金薄板在疲劳载荷下孔洞聚合的试验研究和一个新发现

对航空铝合金薄板在疲劳载荷下的两个相邻孔洞聚合进行了详细的试验研究.最初预计初始的疲劳裂纹应该在两个相邻孔洞之间的区域产生,并且导致两个相邻孔洞聚合为一个复杂的新缺陷,但是试验结果却发现:在某些情况下,初始的疲劳裂纹产生在远离两个相邻孔洞之间区域的外区域,即不是产生在两个相邻孔洞之间区域的内边缘上,而是产生在外边缘上,只有当这条初始裂纹在疲劳载荷下扩展一定长度并止裂一段时间后,在两个相邻孔洞之间的内区域才产生第二条裂纹,该第二条裂纹的扩展才引起聚合的发生,而在第二条裂纹扩展期间,第一条裂纹始终处于止裂状态.这个现象超出了经典的疲劳裂纹萌生的基本理论,也无法用经典的应力集中理论来解释.

铝合金薄板在疲劳载荷下孔洞聚合试验中的材料损失

此文是航空铝合金薄板在疲劳载荷下2个相邻孔洞聚合的系列试验研究之一.研究发现:在某些情况下,2条初始的疲劳裂纹几乎同时产生在应力集中程度较高的2个相邻孔洞之间的区域,在2个孔洞内边缘各产生一条裂纹,同时在疲劳载荷下扩展,相互不连接,直至到达对方孔洞的边缘,也就是说孔洞的聚合是由2条裂纹导致的,而不是通常的由一条裂纹导致,最终孔洞的聚合导致大块材料的损失,而2个孔洞外边缘的疲劳裂纹在孔洞聚合导致材料损失后才继续扩展.这是一个新现象,超出了疲劳裂纹萌生的基本理论,也无法用经典的弹塑性分析理论来解释.

一种基于微孔洞聚合模型的韧性材料失效判据

通过对阵列微孔洞附近应力场的三维有限元数值模拟计算,分析了韧性材料动态失效强度与材料应变率和材料中微孔洞相对间距的数值关系.基于微孔洞聚合模型,通过对微孔洞相对间距与微孔洞附近局部静水拉应力之间数值关系的分析,认为微孔洞之间韧带上静水拉应力对微孔洞相对间距很敏感,从而建立了以微孔洞相对间距和静水拉应力为参数的韧性材料动态失效判据.基于此失效判据,通过数值模拟得到韧性材料在不同应变率下的材料失效强度,并且可以合理解释韧性材料的动态失效.

孔洞结构聚合物驻极体的储电性和压电性

电极化的孔洞结构聚合物薄膜同时具有铁电材料(极化弛豫以及与极化相耦合的其它物理量的弛豫)和驻极体(存在过剩电荷)的特点,被命名为铁电驻极体(ferroelectret),是一类新型的机电传感器材料.这种材料的压电活性源于沉积在内部孔洞上下两壁极性相反的空间电荷和材料的孔洞结构.它除具有与压电陶瓷相当,甚至更高的压电d33系数(准静态d33高达1400pC/N,比铁电聚合物PVDF及其共聚物P(VDF/TrFE)的d33高出近二个量级)以外,还拥有聚合物的柔顺性、可大面积成膜、低成本、低电容率以及与空气和水相匹配的低声阻抗等突出特性.可以说,这种新型压电材料组合了压电陶瓷和铁电聚合物的各自优势,必将在通讯、保安、控制、医疗及军事等领域有广阔的应用前景.作者综述电极化孔洞结构聚合物薄膜的制备方法,电极化工艺,压电性,理论模型,应用前景,发展现状及其展望.

三维钴孔洞配位聚合物晶体结构及性质研究

目的基于有机酸配体合成具有大孔洞的配位聚合物,配合物有望在客体吸附、气体存储、离子交换及催化方面具有应用前景。方法采用水热法合成孔洞配位聚合物{[Co(HCOO)3].2.5H2O}n(1),通过X-射线单晶衍射测定了单晶结构,并进行了元素分析、红外光谱、热分析等研究。结果配合物属六方晶系,空间群R-3c;晶胞参数:a=0.821 2 5(11)nm,b=0.821 25(11)nm,c=2.235 1(5)nm,γ=120°;V=1.305 5(4)nm;Z=6;最终偏离因子R=0.036 9。结论配合物中每个Co(Ⅲ)原子与6个甲酸根配位,每个甲酸根二齿桥联两个Co(Ⅲ)原子,形成了三维孔洞金属-有机框架(MOF)结构,孔洞的尺寸为1.018 8×1.018 8 nm,客体水分子呈少有的三角双锥构型正好排列在孔洞中心。热重分析研究表明配合物框架在205℃时开始坍塌。

塑性变形对金属材料断裂形式的影响

通过对不同金属材料在平面复合载荷形式下，裂端启裂区孔洞成核形状，聚合方式的试验分析，结合常规破坏试验结果与应力场的计算，得出：随试件塑性变形从小向大的改变，材料中孔洞的形状由球形逐渐变化为椭球形、长条形、细长形，孔洞横向连接逐渐减弱，纵向、斜方向连接不断增强，断裂形式也由正拉断逐渐转为剪切断裂，导致材料断裂发生的根本原因，是危险点上某应力参数达到了材料的断裂临界值。

经二次膨化工艺优化的孔洞结构聚丙烯薄膜的压电性

报道了提高孔洞结构压电驻极体膜压电活性的新方法。该方法是在对已膨化处理的压电驻极体薄膜再进行一次膨化处理,通过调节薄膜的力学性能来进一步优化材料的压电活性。结果表明,将聚丙烯(PP)压电驻极体薄膜进行二次膨化处理后,其压电活性比一次膨化的PP薄膜提高约40%。这是因为薄膜在真空蒸镀电极过程中导致的厚度减小能够通过二次膨化工艺得到恢复,而厚度的增加可以有效地降低材料的杨氏模量,从而使薄膜的压电系数d_(33)增加;两次膨化温度对压电系数d_(33)均有影响,并且相互联系;通过选择合理的一次和二次膨化工艺参数(例如100℃和45℃)能够获得稳定的高压电系数压电驻极体膜。

高强韧钢拉伸试验孔洞百分率测试与韧断机制

对高强韧低碳贝氏体钢采用X-射线CT技术测试不同拉伸变形量的孔洞数量和体积百分率。结果表明,随着拉伸变形量的增加,孔洞数量不断增加,但增加缓慢,直到拉伸断裂前,孔洞才快速急剧增加。断裂变形量21%时的孔洞数几乎是19%变形量孔洞数的17倍,孔洞体积百分率的比值更是达到18.2倍。高强韧钢铁材料的韧性断裂机制是裂纹和因夹杂物引起的单个孔洞逐步连接,最后与大量A/M岛萌生的小孔洞汇合连接而发生韧性断裂。