水洞沟地区白云岩细石叶的微痕实验研究

水洞沟遗址是中国北方旧石器时代晚期的著名遗址,石制品原料以就地取材的白云岩为主。本文利用水洞沟地区的白云岩生产细石叶和石片,进行了29组复制使用实验。对使用痕迹的观察表明:不同加工对象和使用方式导致细石叶上出现不同的微痕特征,细石叶适于装柄使用,以刮、切、削等利用侧刃缘的运动方式效率为高,尖部用于加工硬度较低的动植物效果较好。对比燧石、黑曜岩等不同石料的微痕实验数据可知,不同石料的产品,其使用痕迹存在一定差异。本文对白云岩细石叶的微痕实验,探讨了其适宜的使用方式和加工对象的范围,为分析水洞沟地区出土的白云岩细石叶功能提供了可资参考、对比的实验数据。

射击类带尖石制品使用微痕动态形成过程的实验研究

石镞主要是旧石器时代晚期出现的一种投射类复合武器的尖端,其使用方式一直为学术界所关注。本文以山西吉县柿子滩遗址环境背景和石器原料为参照,通过微痕实验,探讨射击类带尖石制品重复使用过程中微痕的动态形成过程。作者对21件实验标本分阶段累计射击337次,微痕观察121次。分析结果显示,射击类带尖石制品的重复使用情况可以通过微痕进行佐证。形态变化过程表明,尖端变化较为显著,指示应以动态思维考量出土石镞形态及其暗示的人类行为;测量数据显示,尖端及侧刃较为锋利、长度适中的标本,射击效果更好,存在多次使用的可能;微痕分析指示,若尖端产生层叠大中型折断式、阶梯式疤痕,装柄部位产生连续小型折断式或羽翼式疤痕,部分出现磨圆与光泽时可以考虑重复使用的可能。本项研究为揭示石镞背后所蕴含的狩猎策略、生计方式等人类行为信息提供了数据参考。

基于微观结构的WC-Co硬质合金硬度预报模型

采用"随机法"构建了考虑WC-Co硬质合金的Co相体积分数、晶粒平均粒径分布、晶粒形心分布以及晶粒取向角分布的微观结构模型,结合显微压痕实验的有限元模拟,提出一种基于材料微观结构的硬度预报模型。结果表明:"随机法"构建的微观结构模型较好地反映了材料的真实细观结构特征;材料的硬度受微观结构的影响较大,其中以Co相体积分数和晶粒平均粒径分布最为显著。模拟结果与实验结果吻合较好,从而证明了提出的模型能够准确地预报WC-Co硬质合金的硬度。

考虑压头曲率半径的J_2形变理论压痕有限元分析

采用经典J_2 形变理论 ,在考虑压头曲率半径的前提下 ,针对几组微压痕实验进行了有限元数值模拟 ,给出理论计算结果并与实验进行了系统比较 .结果发现考虑了压头曲率半径后的经典J_2 形变理论得到的整段计算曲线不能和实验曲线吻合 ,可以推理出即使考虑压头曲率半径的的影响 ,经典J_2 形变理论也不能很好地解释实验现象 .

微压痕尺度效应的理论和实验

对压入深度为亚微米量级的微压痕实验来说 ,硬度与压入深度的关系将表现出强烈的尺度效应 ,然而 ,由传统的弹塑性理论无法预测 .采用塑性应变梯度理论对微压痕实验中的尺度效应进行预测 ;同时对单晶铜和单晶铝进行微压痕实验研究 .通过将理论预测结果应用于实验 ,获得塑性应变梯度理论中的微尺度参量值 ,该值对于常规金属材料 (如铜、铝、银等 )来说 ,取值范围为 0 .8～ 1 .5 μm .另外 ,对微压痕边界附近所出现的挤出现象 (pile up)和沉陷现象 (sink in)进行了预测和详细分析 .

能量非局部模型和新的应变梯度理论

提出一种新的基于能量非局部模型的应变梯度理论,并应用此理论对多晶铜以及薄膜基底的微压痕硬度进行理论预测和数值分析.首先,提出了能量非局部模型,并由此模型,得出新应变梯度理论的本构关系;其次,由变分原理,得出相应的有限元公式;再次,给出了微压痕硬度的有限元分析方法;最后,将该理论预测结果与经典理论预测结果以及实验结果进行了对比.结果表明,计算结果与实验结果相符;而经典理论的预测结果远低于实验结果.