工业纯铝L2应变率相关的拉伸力学性能研究

对工业纯铝L2进行了不同应变率下(O.001、0.02、200、500和1300 s-1)拉伸力学性能的试验,得到各应变率下完整的应力-应变曲线.试验结果表明:在应变率很低时,其屈服应力(σs)、拉伸强度(σb)和失稳应变(εb)随着应变率的增加变化不大;当应变率很高时,σe和σh随着应变率对数的增加而增大,而εb随着应变率的增加而减小;弹性模量则对应变率不敏感.采用修正的幂次强化模型及其简化模型来描述L2的应变率敏感行为,并采用Ramberg-Osgood模型拟合各个应变率下的应力应变曲线,结果表明,此两种模型能够很好地描述L2应变率相关的力学行为.

基于应变率相关动力特性的岩体爆破破坏区范围研究

岩体动态强度特性及受力变化规律是研究炮孔近区岩体破坏特征的关键,采用合理的动态强度模型直接决定了炮孔破坏区范围计算结果的正确性。因此,利用理论分析与现场试验相结合的方法,研究了基于应变率相关动力强度特性下炮孔破坏区范围的计算方法。利用柱面波的位移协调方程,推导了炮孔近区岩体质点的应变率计算公式,并应用于岩体应变率相关的动抗压、抗拉强度准则;建立了岩体应变率相关的炮孔破坏区范围的计算模型,避免了因应变率参数的经验选取导致计算结果误差较大的问题。同时,利用实际工程中台阶爆破破坏区的实测结果,分析了不同孔径、装药条件下岩石底部残孔的破坏特性,并对不同破坏区的范围进行了测量及统计。由实测统计数据与计算结果的对比分析可知,不同孔径及装药条件下粉碎区、破碎区及裂隙区的理论计算结果与试验统计结果均较为接近,验证了不同条件下计算模型的准确性。研究成果对实际工程爆破破坏区范围预测及数值模拟有重要的参考意义。

土工格室HDPE片材拉伸应变率相关特性

通过条带拉伸试验,分析了高密度聚乙烯(HDPE)片材的拉伸应力-应变关系,指出了该关系的应变率相关特性,并对HDPE片材的拉伸模量、最大拉伸应力、最大拉伸应力对应的拉伸应变、泊松比等物理力学参数与拉伸应变率的关系进行了详细分析,给出了HDPE片材应变率相关的应力-应变数学模型及其参数的物理意义.

单向KFRP的应变率相关的本构方程

在旋转盘式杆杆型冲击拉伸试验装置上 ,对单向Kevlar 49纤维增强酚醛树脂复合材料(KFRP)进行了冲击拉伸试验 ,得到了应变率为 15 0 ,40 0和 15 0 0s-1下的单向KFRP的完整拉伸应力应变曲线 ;结果表明 ,单向KFRP的力学性能是应变率相关的。通过改进复合丝束模型 。

超细镍纳米线拉伸性能的温度和应变率相关性的分子动力学研究(英文)

基于EAM势,采用分子动力学方法对超细镍纳米线(直径分别为3.94、4.95和5.99 nm)在?100?晶向的拉伸性能进行研究,并对其温度相关性和拉伸应变率相关性进行探讨。结果表明:弹性模量和屈服强度随着温度的升高而逐渐降低,并且随着拉伸应变率的增大,应力—应变曲线波动程度变大,超细镍纳米线发生断裂时的应变越来越小。在0.01 K温度下,超细镍纳米线屈服强度随拉伸应变率的升高迅速降低;但在其它温度条件下,拉伸应变率对弹性模量和屈服强度的影响较小。简要分析尺寸大小对镍纳米线拉伸性能的影响。

聚碳酸酯拉伸力学性能的应变率相关性实验

在MTS809材料试验机和自行研制的旋转盘式间接杆杆型冲击拉伸试验机上,对聚碳酸酯板材进行了准静态0.001s-1、0.01s-1、0.1s-1和高应变率400s-1、800s-1、1700s-1加载条件下的单向拉伸试验,得到了不同应变率下聚碳酸酯板材的拉伸工程应力-工程应变曲线。试验结果表明:聚碳酸酯的拉伸力学行为呈现明显的非线性变形特征;在文中实施的0.001s-1～1700s-1应变率加载范围内,聚碳酸酯拉伸力学性能具有明显的应变率相关性,其屈服应力和与屈服应力相对应的失稳应变均随应变率的增加有显著的增大。

应变率相关的混凝土连续损伤本构模型

针对混凝土在爆炸和高速撞击、侵彻等典型动态加载下的响应问题,在开发动态本构模型方面做了相应研究,自行开发了适合描述混凝土大变形、高应变率、高压加载响应的计算本构模型———混凝土率相关连续损伤模型(RDCDMC),并将其引入三维动力有限元程序LS-DYNA.模型在考虑混凝土的损伤(包括拉、压损伤)、应变率效应及破坏模式的完备性方面有所进步.模型的可行性和有效性在相关的数值模拟工作中得到了检验.

硅橡胶拉伸力学的应变率相关性研究

硅橡胶是一种应用广泛的高分子材料,其在服役过程中常承受冲击载荷,研究应变率对硅橡胶拉伸力学行为的影响在工程实际中具有重要价值。该文利用自动网格法应变测量技术和Instron-E3000材料试验机对硅橡胶进行应变率为0.001 s–1的单向拉伸测试;在液压伺服中应变率材料试验机上对硅橡胶进行应变率为15 s–1的单向拉伸测试;基于分离式霍普金森拉杆(SHTB)实验装置发展一种可适用于低模量、低波阻抗材料的动态拉伸测试技术,实现对硅橡胶应变率为350 s–1和1 400 s–1的单向拉伸测试。硅橡胶不同应变率下的单向拉伸测试结果表明:硅橡胶的拉伸力学行为具有明显的非线性弹性和应变率敏感性特征,随着应变率的升高,材料的模量和定伸长应力均呈现出增大的趋势,呈现出应变率正相关特征。

硅橡胶拉伸行为的应变率相关性测试和表征

为了研究硅橡胶在不同应变率下的冲击拉伸响应,对硅橡胶板材进行了应变率为0.001 s^-1的准静态单向拉伸测试、应变率为15 s^-1的中应变率单向拉伸测试以及应变率分别为350 s^-1和1400 s^-1的高应变率单向拉伸测试。实验结果表明,硅橡胶的单向拉伸力学行为呈现出明显的非线性弹性和应变率相关性特征。在实验结果的基础上,提出了一个可用于描述硅橡胶在不同应变率下拉伸力学响应的宏观唯象黏超弹性本构模型。该模型假设硅橡胶在拉伸加载下的力学响应是超弹性响应和黏弹性响应的组合,其一维流变学形式可以简述为一个超弹性的弹簧和一个松弛时间率相关的Maxwell体的并联。模型拟合结果与实验结果的对比显示,该模型能有效表征硅橡胶在大应变率范围内的非线性拉伸力学行为。

航空发动机用蜂窝材料应变率相关本构模型及应用研究

针对典型航空发动机涡轮机匣防叶片刮磨的蜂窝材料,阐述了常用的蜂窝等效模型和J-C(Johnson-Cook)模型,将两种材料模型应用于蜂窝冲击试验的仿真分析,并与试验结果进行了对比.结果表明,通过合理的参数标定及简化假设,J-C模型可提供满意的仿真结果,其中蜂窝损伤预测与试验结果很好地吻合.鉴于其使用相对简单,同时能够提供足够的预测精度,在航空发动机叶片与蜂窝的刮磨仿真分析工程应用中值得推荐.

考虑应变率相关性对材料性能影响的动载荷下集装箱船船体梁极限强度

[目的]近年来,诸如冲荡之类的动载荷对集装箱船结构强度的影响已成为重要课题之一,因此,有必要研究动载荷对船体梁极限强度的影响,并了解动载荷作用下的破坏特性。[方法]以集装箱船为研究对象,建立3 100 TEU集装箱船舯剖面半宽度模型,运用LS-DYNA商用有限元软件,分析船体梁在冲荡等动载荷作用下的极限强度。考虑应变率相关性对材料性能的影响,采用常规Cowper-Symonds公式及其不同的改进材料模型,对结构的极限载荷进行动态分析。[结果]结果表明:对于船体梁纵向弯曲破坏,在施加冲荡的动载荷时,动态极限载荷比准静态极限强度高出约7%~9%;即使施加的动载荷时长处于正常的波浪感应载荷水平,动态极限载荷也比准静态极限强度超出约4%~5%。[结论]在评估动态船体梁的极限强度时,可以使用常规CS公式。然而,在估算残余变形和残余强度时可能需要使用适当的材料模型。

硅橡胶压缩力学性能及率相关本构模型

研究了典型超弹性材料硅橡胶压缩力学性能及率相关本构模型.采用Instron万能材料试验机和分离式Hopkinson压杆(SHPB)试验装置对硅橡胶进行了准静态和动态压缩测试,基于测试结果分析了硅橡胶材料在0.001、0.01、0.1、1750、2300和3000 s^(−1)应变率下的力学行为.测试结果表明,硅橡胶在静态载荷下有显著的超弹性特性,动态载荷下表现出明显的应变率效应,弹性模量与应变率比值对数之间存在非线性关系;据此,建立了率相关本构方程来描述硅橡胶在静、动态压缩载荷下的力学行为,与现有模型相比,所建立的本构方程参数仅有5个,在试验应变范围内应力最大误差保持在15%以内,与试验结果有良好一致性.

NiTi形状记忆合金形变机制的应变率相关性研究

利用高速拉伸实验机在宽的应变率范围内(0.001—1200 s 1),研究了NiTi形状记忆合金的宏观力学性能随应变率的变化规律,并借助透射电子显微镜深入研究了微观结构在不同应变率下的演变机制.研究发现:NiTi合金马氏体(B19′相)孪晶的解孪晶应力随应变率的升高而近乎线性增大,表明NiTi合金解孪晶应力具有正向应变率相关性.在拉伸应变率为10 s 1的样品微观结构中发现了大量的解孪晶区域,而当应变率进一步增大到100 s 1和1200 s 1时,在样品中没有发现解孪晶区域的存在,样品微观组织以孪晶形式存在.该结果表明,NiTi合金的马氏体解孪晶速率应在10—100 s 1范围内.在高应变率下(10 s 1)均发现了热引发奥氏体相(B2)的存在,表明随应变率的增加,拉伸过程由等温过程逐渐变为绝热过程.此外,在1200 s 1的样品差示扫描热量曲线中还发现了一个小肩峰,表明相变过程由一步相变变为两步相变.

基于混凝土率相关损伤模型的重力坝地震动超载响应分析

本文通过在损伤张量中引入应变率的影响,提出了应变率相关的混凝土弹塑性损伤模型,用来模拟混凝土材料在动力工况下的力学行为。利用此模型对一重力坝进行了地震动超载响应分析,分别从损伤断裂程度和层面抗滑稳定两个方面对坝体进行了安全评价。结果表明,由于地震荷载引起的应变率在坝面的分布不同,坝面各处的动态性能变化不一致,由此引起的混凝土强度和刚度的变化对坝体的动力响应和安全评价有重要影响。

不同应变率下Kevlar49纤维束拉伸力学性能的实验研究

利用ＭＴＳ８１０材料试验机及旋转盘式杆杆型冲击拉伸试验装置对Ｋｅｖｌａｒ４９纤维束进行了准静态拉伸及冲击拉伸实验研究，首次在应变率为１０－４／ｓ～１０３／ｓ范围内得到了Ｋｅｖｌａｒ４９纤维束完整的应力应变曲线。实验结果表明，Ｋｅｖｌａｒ４９纤维束的力学性能是与应变率相关的。在低应变率下Ｋｅｖｌａｒ４９纤维束对应变率不太敏感，但比玻璃纤维束高；在高应变率下Ｋｅｖｌａｒ４９纤维束对应变率敏感，但不如玻璃纤维束强烈；中应变率区是Ｋｅｖｌａｒ４９纤维束由应变率不太敏感到应变率敏感的过渡区。

HTPB推进剂宽泛应变率下粘弹性本构模型研究

为研究HTPB推进剂的率相关性力学性能,采用材料万能试验机、液压试验机和分离式霍普金森压杆(SHPB),分别开展了低(1.67×10^(-4)~1.67×10^(-1)s^(-1))、中(1~100 s^(-1))、高(700~2 500 s^(-1))应变率的单轴压缩实验。实验结果表明,HTPB推进剂的压缩力学性能是率相关性,随应变率的升高,给定应变下的应力逐渐增大。采用广义非线性ZWT本构模型描述HTPB推进剂宽泛应变率下的压缩力学行为,模型预测与实验数据对比表明,模型中至少需要4个麦克斯韦元件。

固体材料高功率激光斜波压缩研究进展

利用高功率激光诱导的应力波对固体材料进行高应变率斜波压缩,是近年来快速发展的新型动高压实验技术。与传统加载手段不同,它可以在数ns时间内以极高的应变率（106~109 s-1）将薄样品平滑加载到数千万大气压,并仍然保持其固体状态。结合多种先进的诊断技术,可以测得样品材料的热力学、动力学参数和原位微观结构特性,是研究动高压物理、物态方程和高应变率动力学问题的先进途径。本文梳理了这种技术的发展历程,对其加载和诊断技术以及已取得的主要结果进行综述,并展望了其发展前景。

水泥砂浆的率型本构方程

水泥砂浆的动态力学行为具有应变率敏感的非线性粘弹特性，并伴随着微损伤的率型演化．给出的水泥砂浆计及损伤演化的率型本构方程，与实验结果吻合良好．

Comp．B复合炸药动态压缩力学性能和本构关系的研究

本文利用自制的含能材料变温动态压缩实验装置，采用准静态应变速率（１０－４／ｓ）和中等应变速率（３／ｓ），对国产复合炸药Ｃｏｍｐ．Ｂ进行了动态压缩实验。测试了Ｃｏｍｐ．Ｂ在不同温度、不同应变速率条件下的杨氏模量、断裂强度等力学性能参数。实验结果证明，Ｃｏｍｐ．Ｂ具有明显的应变率相关和温度效应。采用Ｊｏｈｎｓｏｎ提出的温度、应变率相关的本构模型，根据实验数据拟合了Ｃｏｍｐ．Ｂ材料的本构关系，分析表明该本构模型可以很好地描述材料的应变率和温度效应。这些基础研究为含能材料动态力学性能的研究和炸药早爆机理的理论分析提供了依据。

强地震作用下高拱坝的破坏分析

结合混凝土静动态试验,根据连续损伤力学中能量等效原理和有效应力概念,建立了能反映混凝土动态情况下多轴弹塑性损伤破坏模型,该模型考虑了多轴损伤变量和应变率的影响。采用本文模型对强地震作用下(峰值地震加速度为0.557 5g)大岗山拱坝动力响应进行了数值模拟,获得地震全过程拱坝拉损伤、压损伤、总体损伤模式和应变率响应。分析表明,大坝破损的主要原因是由于混凝土的拉伸作用,所得到的大坝破坏模式和模型试验结果一致;大坝不同部位有着明显不同的率响应,其将很大程度上影响坝体混凝土的动态性能。借助损伤力学理论评价了大坝强震后的安全性,结果显示大坝在经历强震作用后总体损伤不大,但坝体存在抗震薄弱部位,设计和施工中应注意采取措施处理。