Ti-15-3钛合金应变速率循环超塑性研究

应变速率循环法是一种新式的超塑性实验方法,即试样在拉伸变形过程中,应变速率的大小按预定规律连续循环变化,直至试样拉断,从而获得材料超塑性力学性能参数。采用这种方法研究Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al(简称Ti-15-3)合金的超塑性。实验用原材料选自β区轧制的板材,未经细化处理,晶粒平均尺寸为100μm。结果表明,该合金具有良好的超塑性,在应变速率范围3.2×10-4～3.2×10-5/s内,最佳变形温度为900℃,伸长率为621%。超塑性变形的机制是晶界滑动为主,晶内变形和位错蠕变起协调作用。

拉压循环载荷下正交异性钢桥面板肋-面板焊缝裂纹扩展分析

采用四步法计算了考虑循环载荷中压应力影响的正交异性钢桥面板的肋-面板焊缝表面裂纹扩展。第一步是基于正交异性钢桥面板的疲劳分析模型,计算肋-面板焊缝处的应力,第二步是通过肋-面板焊缝的三维局部模型,用Schwartz-Neumann交替法计算焊缝表面裂纹的应力强度因子分布,第三步是用二维断裂力学模型和增量塑性损伤模型,计算循环载荷中的压应力对裂纹扩展的影响,第四步是用第二步中的三维裂纹分析结果和第三步中的二维断裂力学模型得到的裂纹扩展公式,计算钢桥面板的肋-面板焊缝表面裂纹扩展。计算结果表明,对应于正交异性钢桥面板肋-面板焊缝处的循环应力,本文所用模型的裂纹尖端反向塑性区导致裂纹扩展率增加50%以上。研究结果为正交异性钢桥面板肋-面板焊缝裂纹的疲劳寿命分析提供了研究基础。

预应变及超载对疲劳裂纹扩展的影响

考察了国产 18MnHP钢材预先塑性应变对疲劳裂纹扩展的影响 ,研究了国产 18MnHP钢材和国产LY11—CZ铝合金单峰超载所引起的疲劳裂纹扩展的延迟阻碍现象。通过实验结果分析可知 :①单调预拉塑性应变对疲劳裂纹扩展速率无影响 ;②预先拉压循环塑性应变导致对疲劳裂纹扩展速率的提高 ,是由循环塑性应变造成损伤所引起的 ;③超载后裂尖前沿材料的应变硬化不是导致延迟阻碍现象产生的原因 ,而宜用裂纹闭合效应来解释延迟阻碍现象。

拉-压加载下纤维增强铝合金层板疲劳裂纹扩展的压载荷效应与预测模型

基于增量塑性损伤理论与纤维增强金属层板疲劳裂纹扩展唯象方法,推导出在拉-压循环加载下,纤维增强金属层板疲劳裂纹扩展速率预测模型。并通过玻璃纤维增强铝合金层板在应力比R=-1,-2的疲劳裂纹扩展实验对预测模型进行验证。结果表明,纤维增强铝合金层板疲劳裂纹扩展的压载荷效应分为两种情况:在有效循环应力比RC>0时,表现为压载荷对铝合金层所承受残余拉应力的抵消作用;当RC<0时,表现为压载荷抵消残余拉应力后,对纤维增强铝合金层板金属层的塑性损伤,对疲劳裂纹扩展存在促进作用。纤维铝合金层板疲劳裂纹扩展的压载荷效应不可忽略,本文中得出的在拉-压循环加载下疲劳裂纹扩展速率预测模型与实验结果符合较好。

橡胶集料混凝土的极限拉伸变形试验

极限拉伸变形是表征混凝土抗裂性能的重要指标。通过轴心抗拉试验和压汞试验,研究了橡胶集料掺量对混凝土极限拉伸变形性能的影响。结果表明,当橡胶集料掺量为10kg/m3、20kg/m3和30kg/m3时,试件破坏时的极限拉应变分别为普通混凝土的2.97、4.11和3.89倍;峰值应变分别是普通混凝土的1.86、2.00和2.68倍。掺入橡胶集料,混凝土的极限变形能力提高,即抗裂性能提高,但橡胶集料掺量存在一个合理值,超过该值后混凝土的极限拉应变会减小。

小纪汗煤样在塑性流动下力学性质试验研究

为了研究小纪汗主含水煤层在采动影响下塑性流动性质和滞回特性,进行了不同围压下的轴向循环加卸载试验;当峰后轴向应力降到峰值应力的70%时开始循环加卸载轴向压缩试压,分析滞环的割线模量、宽长比及相邻滞环的轴向峰值应力比的变化规律。结果表明:随着围压的增大,轴向应变-轴向应力滞回曲线、径向应变-轴向应力滞回曲线的割线模量和宽长比增大,相邻滞环的轴向峰值应力比减小;随着循环次数的增大,轴向应变-轴向应力滞回曲线、径向应变-轴向应力滞回曲线的割线模量和宽长比减小;对于近似相同初始应力状态,围压对滞回曲线的几何特征量和塑性流动具有显著影响。

金属板材循环拉压加载中力学行为的演化

在曲梁往复弯曲过程中,曲梁上任意质点均发生循环拉压加载变形,但目前对往复弯曲过程中的力学行为仍不明确。为深入认识往复弯曲变形过程中宏观力学行为的演化规律,采用对称恒应变幅控制方式进行低周次不同应变幅值条件下的小应变循环拉压加载试验,研究了304不锈钢和ST12冷轧板两种材料循环拉压加载条件下的宏观力学表现,探究了弹性模量、屈服应力和塑性模量随循环周次的变化规律和预应变对稳定滞后回线的影响。试验研究表明:304不锈钢和ST12两种材料均具有循环软化特性;经循环拉压加载后,两种材料的弹性模量、屈服应力和塑性模量发生明显改变,而且拉压不具有一致性;循环拉压加载可湮灭预应变造成的材料力学性能初始差异,使材料力学性能变得均匀一致,也间接证明了往复弯曲可将同层纤维力学性能均匀化,为新本构关系的构建奠定了基础。

不同加载方式下饱和软黏土动力特性的试验研究

为了研究不同形式的循环荷载作用下珠三角地区饱和软黏土动力特性的差异,对饱和软黏土分别进行循环压缩荷载试验与循环拉-压荷载试验。研究结果表明:饱和软黏土在循环压缩荷载作用下的临界循环应力比要较循环拉-压荷载下的大得多。循环压缩荷载下饱和软黏土轴向应变的累积效应更显著,而循环拉-压荷载下孔隙水压力的累积效应更明显。在循环压缩荷载作用下,饱和软黏土轴向累积应变发展的规律与累积孔隙水压力发展的规律相似;在循环拉-压荷载作用下,饱和软黏土破坏前的轴向应变均较小且没有明显的先兆,具有突然破坏的特征,与动应变不同,孔压随振次不断上升,不具有在土结构破坏时突然变化的特征。

高韧性水泥基复合材料ECC的材性及其有限元应用研究

针对一组聚乙烯醇纤维体积掺量为1%的高韧性水泥基复合材料ECC配合比,进行了单轴拉伸、轴心抗压和四点弯曲试验。根据单轴拉伸、轴心抗压试验应力-应变曲线,基于LS-DYNA拉/压弹塑性材料模型定义了ECC材料的本构关系并进行了弯曲试验的模拟。结果表明,ECC试块相对于普通混凝土试块表现出较高的延性特征,并给出了基于ECC试块工程应力-应变曲线和LS-DYNA拉/压弹塑性材料模型合理定义ECC材料本构关系的有限元方案。