搭接长度等对Ⅱ型APC接头拉伸性能的影响

为研究搭接长度和钢筋直径对Ⅱ型APC接头力学性能的影响,对63个该接头进行单向拉伸试验,分析了接头破坏模式、极限承载力、延性和黏结应力等。结果表明:钢筋直径相同时,随搭接长度增加,平均黏结应力降低,试件强度、延性、最大力总伸长率明显提高,残余变形整体呈下降趋势;钢筋拉断破坏试件强度、延性、最大力总伸长率和残余变形满足规范要求;加载过程中,套筒中部截面短边纵向和长边环向始终受拉;极限荷载下,随搭接长度增加,套筒中部截面短边侧环向压应变先转变为拉应变再向压应变发展,长边侧纵向压应变转变为拉应变;相对搭接长度相同时,极限承载力随钢筋直径增加而提高;提出的极限黏结强度及临界搭接长度计算公式与试验值吻合较好,可为实际工程应用提供参考。单拉工况下,钢筋直径不大于18 mm时,建议接头搭接长度大于12 d。

氧化石墨烯改性纤维增强水泥基材料的拉伸性能

为了提高聚乙烯醇(PVA)纤维增强水泥基材料的力学性能,将氧化石墨烯(GO)引入PVA纤维增强水泥基材料中,探究GO掺量在0%~0.05%范围内对材料单轴拉伸性能的影响.结果表明:掺入适量的GO能够有效提高材料的单轴拉伸性能,当GO掺量为0.01%时,28 d时材料的初裂拉伸强度、极限拉伸强度和极限拉伸应变均达到最大值,与未掺GO的对照组相比分别提高了26.97%、31.28%、23.25%;适量的GO可以优化孔隙结构,减少材料内部缺陷,促进水化产物的生成,使微观结构致密化,增强纤维和基体间的界面结合力,从而改善PVA纤维增强水泥基材料的宏观性能.

含镍铬合金丝纬编电热层复合材料的拉伸性能

为开发一种航空飞行器防冰用电热复合材料,选取3种细度的镍铬合金丝,基于平针、罗纹和双罗纹3种纬编结构,优选了6种镍铬合金丝纬编电加热织物,以镍铬合金丝纬编织物为电热层,制备玻璃/环氧电热复合材料,并采用实验方法研究了镍铬合金丝细度和纬编结构对电加热织物及其复合材料的电热性能和对复合材料拉伸性能的影响。结果表明:同种纬编结构,镍铬合金丝细度较大,织物电热转换效率较低,电加热织物及其复合材料表面最高平衡温度较高,电热复合材料拉伸强度较小;同种镍铬合金丝细度,在11 V直流电压30 s下,平针组织电加热织物为电热层的复合材料表面温度由室温升高到74.1℃,升温速率达1.63℃/s,较罗纹和双罗纹组织升温速率分别高154.69%和33.61%;平针组织电加热织物为电热层的复合材料的拉伸强度为450.2 MPa,较罗纹和双罗纹组织拉伸强度分别高3.68%和4.53%。初步工作表明,含镍铬合金丝纬编电热层复合材料有望满足航空飞行器防冰用电热复合材料的需求。

基于光学引伸计的PLA材料拉伸性能测试

聚乳酸(Polylactic Acid,PLA)材料是增材制造领域广泛使用的一种材料,虽然目前对PLA材料力学性能的研究较多,但大多采用应变电测等传统接触式方法,这些方法存在难以适用于复杂环境、操作繁琐等问题.本研究将采用基于双斜方棱镜和数字图像相关(Digital Image Correlation,DIC)的非接触式光学引伸计对3D打印PLA试样的拉伸力学性能进行测试.通过PLA试样标准单轴拉伸试验,得到基于光学引伸计方法的应变测量结果,以及弹性模量、泊松比、强度和延伸率等力学性能参数,且与修正后的电测方法相比,弹性模量与泊松比测量误差仅有0.12%和0.34%.实验结果表明非接触式光学引伸计在精度方面达到了较高水平,展现了其在复杂环境下进行材料性能测试的巨大潜力.

晶粒尺寸对界面含Cr-O-C防黏层Cu/Ni复合体拉伸性能的影响

通过分子动力学方法研究含Cr-O-C防黏层的具有不同晶粒尺寸的Cu/Ni复合体的拉伸变形。结果表明:当Cu/Ni复合体的晶粒尺寸大于12 nm时,不论界面不含Cr、O和C原子或含有定量Cr、O和C原子,复合体的屈服强度随着晶粒尺寸的减小呈现增大趋势,符合细晶强化规律,晶粒塑性变形主要受晶体内部的位错滑移控制,最大应力增加9.52%;当晶粒尺寸小于12 nm时,由于晶界所占比例的增加,拉伸过程的塑性变形更多受晶界变形控制,屈服强度下降。Cr-O-C界面弱化了Cu/Ni复合体的强度,随着界面上Cr、O和C原子数量的增加,Cu/Ni复合体的抗拉强度随之降低,最大应力下降56.40%,Cu/Ni复合体内部的位错数量也随之降低,转移到Ni表面的Cu原子数量随之减少。

机械球磨对CoCrFeMnNi放电等离子烧结高熵合金显微组织和拉伸性能的影响

采用CoCrFeMnNi预合金粉末和放电等离子烧结工艺制备了全致密的粉末高熵合金,研究了球磨预处理工艺对粉末高熵合金显微组织和拉伸性能的影响。结果表明,预合金粉末的球形度随球磨时间的延长不断降低;烧结态高熵合金的物相组成不随球磨参数改变,始终为单一面心立方结构;球磨时间的延长和球料比的增加都会降低高熵合金的晶粒尺寸。随着球磨能量的升高,合金屈服强度不断增大,球料比为7.5:1.0、球磨时长为100 h时,合金屈服强度达到最高,提升约19%,强化贡献主要源于细晶强化;合金抗拉强度先增大后减小,球料比为7.5:1.0、球磨时长为30 h时,合金抗拉强度提升最大,提升约为12%。

Ag元素和时效时间对T6态Al-5Cu-0.8Mg-0.15Zr-0.2Sc合金拉伸性能的影响

为了明确Ag元素的添加对Al-Cu-Mg系铝合金拉伸性能的影响,针对T6态(固溶+时效处理)的热挤压Al-5Cu-0.8Mg-0.15Zr-0.2Sc(-0.5Ag)合金进行了室温和高温拉伸实验。结果表明,添加0.5%Ag元素可显著提高T6态Al-5Cu-0.8Mg-0.15Zr-0.2Sc合金的室温抗拉强度、屈服强度、峰时效态及该合金在150~300℃范围的抗拉强度和屈服强度,但会降低该合金的室温和高温塑性。断口形貌的扫描电子显微镜观察与分析结果表明,在室温及高温拉伸加载条件下,T6态Al-5Cu-0.8Mg-0.15Zr-0.2Sc(-0.5Ag)合金的拉伸断口上大部分存在韧窝和撕裂棱,表现出明显的韧性断裂特点。

后插入钢筋位置等对Ⅱ型APC接头拉伸性能影响

为探究后插入钢筋位置等对Ⅱ型套筒灌浆搭接接头(简称APC接头)受力性能的影响,对36个接头进行单向拉伸试验,分析试件破坏形式、极限承载力、延性与套筒应变等,并利用ABAQUS进行数值模拟。结果表明:防偏转措施有效提高试件的极限承载力和初始刚度;接头承载力和延性主要受3种因素影响,即钢筋间距、后插入钢筋偏心程度及是否紧贴套筒布置;后插入钢筋布置于套筒中部,钢筋间距大,套筒长边约束弱,接头承载力和延性降低;后插入钢筋偏心布置,易产生弯曲变形,接头承载力和延性降低;后插入钢筋紧贴套筒布置易产生灌浆缺陷,接头承载力和延性降低;两钢筋紧贴对称布置于长轴时,接头承载力和延性最大;极限荷载时,套筒短边侧纵向应变为拉应变,但存在受压趋势,套筒长边侧纵向应变为压应变;套筒长边侧环向应变绝对值基本大于短边侧,小于套筒屈服应变。模拟试件的破坏形态、极限承载力等与试验结果吻合较好,验证了模型的可靠性。钢筋位置不同时,极限荷载最小值约为最大值的80%。

LNG螺旋骨架复合耐超低温柔性管道拉伸性能分析研究

LNG螺旋骨架复合耐超低温柔性管道采用了以螺旋骨架支撑,多层复合材料缠绕的非粘接结构形式,这类结构的力学性能分析中涉及到几何大变形、超低温环境、复杂层间接触等难题。传统的柔性管道拉伸理论模型不再适用于这类结构形式。本文针对12英寸(1英寸=0.025 4 m)口径的低温柔性管道开展了常、低温拉伸性能实验研究,建立了低温柔性管道的精细数值模型,并通过实验进行了模型修正。基于所建立的数值模型开展了温度、支撑层参数对管道拉伸性能的敏感性分析。结果表明,低温环境下管道的抗拉伸性能提高了12.69%,支撑层螺距增大50%将导致管道的抗拉伸性能降低52.36%。本文的研究为LNG螺旋骨架复合耐超低温柔性管道的设计和优化提供了一定的参考和指导。

超声喷丸对6061铝合金表面性能及拉伸性能影响

为研究超声喷丸对6061铝合金表面性能及拉伸性能的影响。采用光学显微镜、三维形貌仪、显微硬度仪、电子拉伸试验机、扫描电子显微镜(SEM)分析不同喷丸时间下6061铝合金试样的微观组织、表面形貌、表面粗糙度、显微硬度、拉伸性能及拉伸断口形貌。喷丸处理后,试样表面发生塑性变形,晶粒得到细化,表面显微硬度由105Hv增加到144.1Hv,硬化层厚度约500μm,表面粗糙度随喷丸时间先增加后减小;相比于未喷丸试样,喷丸处理后试样的拉伸性能有不同程度改善。试验结果表明,超声喷丸处理能有效改善6061铝合金的表面性能和拉伸性能,不同时间的喷丸处理效果存在差异,喷丸时间为180s时,试样拉伸性能较好。

1.25Cr0.5Mo合金钢在高温下的拉伸性能研究

为了探究1.25Cr0.5Mo合金钢在高温下的拉伸性能,通过控制温度开展了1.25Cr0.5Mo合金钢在常温和高温下的拉伸对比实验。测试了1.25Cr0.5Mo合金钢在不同温度条件下的屈服强度、抗拉强度、断面收缩率和延伸率等力学性能,并利用扫描电子显微镜对拉伸断口形貌特征进行了观察和分析,获得了温度变化对1.25Cr0.5Mo合金钢拉伸性能的影响规律。结果表明:1.25Cr0.5Mo合金钢在不同温度下的断裂模式都属于微孔聚集型韧性断裂,在给定的温度范围内拉伸强度和塑性均随着拉伸温度的升高而呈现下降的趋势。

新型热塑性复合材料拉伸性能检测方法研究

随着科技的不断发展,新型热塑性复合材料在各个领域的应用越来越广泛。为确保多类型材料的质量和性能,研究人员一直在寻找新的检测方法。目前,较为常用的检测方法主要有非破坏性检测、化学分析、表面观察检测方法、机械性能测试等,但在实践过程中发现存在加强片脱落等问题。因此文章对新型塑性复合材料拉伸性能的检测方法进行综述,并提出一种新型检测方法。

三维角联锁机织铺层复合材料的开孔拉伸性能

为了研究孔径对三维角联锁机织铺层复合材料拉伸性能的影响,制备了三种不同孔径的三维角联锁机织铺层复合材料并测试了其拉伸性能,并利用非接触全场应变测试系统和显微图像分析技术对复合材料进行了表征。结果表明,在拉伸过程中应变集中区域从孔的周边过渡到左右两侧,应变累计变化速率随着孔径的增大而增大。相比于开孔前样品,6、10、14 mm三种孔径样品的拉伸强度分别下降了23.13%、44.47%、50.08%,开孔试件的模量分别下降了16.92%、14.93%、22.25%。拉伸破坏包含纱线断裂、纤维拔出、界面脱粘等形式,其中较大孔径(14 mm)条件下,断口处分层破坏现象不显著。

带锚固板半灌浆套筒拉伸性能数值分析

为避免半灌浆套筒连接件因黏结滑移产生的连接件失效,提出一种将锚固板应用于半灌浆套筒中的方式,以提高半灌浆套筒连接件的可靠性及力学性能。采用ABAQUS软件,考虑钢筋与灌浆料之间的黏结滑移及灌浆料塑性损伤情况,设置不同直径钢筋、有无锚固板的有限元模拟试件组,采取位移加载方式对试件组进行单调拉伸。结果表明:同一直径下,随着钢筋锚固长度增大,钢筋-灌浆料之间黏结强度增大,半灌浆套筒连接件伸长位移减小;同一锚固长度下,随着钢筋直径增大,钢筋-灌浆料之间相对滑移增大,半灌浆套筒连接件伸长位移增大,同时,增加锚固板后限制效果也更明显;增加锚固板避免了钢筋锚固长度≤8d(d为钢筋直径)时的钢筋拔出破坏形式;无锚固板连接件的钢筋-灌浆料界面的黏结作用范围有限;锚固板发挥承压作用,远离荷载端一侧的钢筋应力显著减小。因此,可以考虑通过带锚固板的方式增加半灌浆套筒连接件的性能。

锂离子电池用PET-Cu复合集流体拉伸性能研究

随着锂离子电池技术的不断发展,复合集流体因其具有显著提升电池能量密度和安全性高等优势而引起了产业界的广泛关注。而复合集流体的力学性能可靠性是保证其安全服役的前提,为此,本文针对商业用聚对苯二甲酸乙二醇酯-铜(PET-Cu)复合集流体的拉伸性能开展了系统性的研究。利用扫描电镜、激光共聚焦显微镜、X射线衍射等技术手段对复合集流体材料的表面形貌、微观结构及拉伸断裂行为进行了表征与分析。借助有限元模拟分析了不同几何形状试样在拉伸过程中的应力分布状态;通过数字图像相关技术辅助的拉伸实验研究了取样方向、应变速率及试样几何尺寸对PET-Cu复合集流体拉伸性能的影响规律,并对其应变测量进行了校正。结果表明,采用狗骨状试样并进行应变校正可以更准确地评估复合集流体的拉伸性能;PET-Cu复合集流体的拉伸性能表现出试样取样方向相关性和应变速率敏感性。此外,PET-Cu复合集流体的断裂伸长率表现出明显的试样几何尺寸效应,通过引入几何尺寸系数K可以对不同尺寸的试样拉伸性能进行合理的预测。本研究为聚合物复合集流体实际应用提供了理论依据与可靠性的论证,也为相关试验标准的建立提供了参考,有望推动高性能锂离子电池的开发。

固溶处理对7475铝合金组织和拉伸性能的影响

利用透射电子显微镜(TEM)和万能材料试验机,研究了单级固溶和双级固溶对7475铝合金微观组织和拉伸性能的影响.结果表明,7475铝合金最佳的固溶制度为470℃/40 min+500℃/25 min双级固溶.在此制度下固溶处理,随后进行120℃/5 h+163℃/18 h双级时效,σ_(b)、σ_(0.2)和δ分别为499 MPa、454 MPa和12.9%.与单级固溶相比,双级固溶后固溶度显著提高,时效时析出驱动力增加,析出相的临界形核尺寸减小,形核率增加.故时效处理后,基体析出相数量更多,且更细小弥散,达到时效强化效果.

激光沉积Ti65钛合金宽温域拉伸性能研究

高温钛合金作为制造发动机关键部件的材料之一,其制造技术与航空发动机性能的提高密不可分。本文以激光沉积Ti65钛合金为研究对象,结合显微组织及断口形貌对其H、V向试样在室温、高温(300、650℃)、低温(-60℃)下的力学性能进行分析。结果表明:试样在低温下表现出高强度、低塑性,而在高温下则相反;室温下的力学性能介于低温与高温之间,且随温度升高,断裂模式由脆性断裂转变为韧性断裂。这是因为高温下原子和晶体结构振动增强,位错滑移和塑性变形容易。在不同试验条件下,H向试样比V向试样总表现出更高的强度和更低的塑性。这是由于H向试样晶界数量较多,晶界的存在对位错滑移形成阻碍作用,从而使强度提高。

La/Nd比对AZ91-RE合金显微组织和拉伸性能的影响

研究La/Nd比对AZ91-RE合金显微组织和拉伸性能的影响。采用经典表征方法分析第二相的体积分数、平均最近邻距离(NND)和数量密度。利用第一性原理计算确定第二相的形成焓、力学性能和热力学性质。结果表明,La与Nd的质量分数比(w_(La)/w_(Nd))为3/2的合金具有最小的平均晶粒尺寸、最小的平均最近邻距离和最高的第二相数量密度。计算结果表明,Al_(11)La_(3)和Al2Nd的形成在能量上有利。此外,Al_(11)La_(3)和Al_(2)La在抗变形能力、抗剪切变形能力、固体刚度和热稳定性方面都明显优于其他第二相。因此,提高Al_(11)La_(3)和Al_(2)La相的含量有利于改善AZ91-RE合金的力学性能。

长时服役后HR3C耐热钢的微观组织与拉伸性能变化研究

碳中和技术成为火力发电的最有效解决方式之一,HR3C奥氏体耐热钢因其具有优异的高温性能而成为超超临界机组使用的典型高温部件材料。采用SEM、TEM、EBSD等技术对未服役样品和服役时长分别为35564、67705 h的样品进行微观组织观察,同时对几种材料的室温拉伸和高温拉伸性能进行了测量。结果表明:HR3C耐热钢具有良好的高温稳定性,在晶粒组及能源革命的大背景下,超超临界发电织与未服役样品一致,仍为孪晶奥氏体组织。此外,服役后HR3C的大角晶界处出现连续分布的M23C6相,并在晶界附近观察到纳米级NbCrN相。长时服役后其室温拉伸性能和高温拉伸性能与未服役样品并无明显变化。

环境温度对二维编织SiC/SiC复合材料拉伸性能的影响研究

为了研究环境温度对陶瓷基复合材料拉伸性能的影响,在室温和800℃,1000℃,1200℃惰性气体保护环境下开展了二维编织SiC/SiC复合材料的拉伸试验。采用数字图像相关技术采集了高温环境下试件的变形数据。通过光学显微镜和扫描电子显微镜拍摄了试件的断口形貌。结果表明:800~1200℃内,二维编织SiC/SiC复合材料的拉伸应力-应变响应同样具有明显的双线性特征,初始线性段的弹性模量与室温测试结果相近,高温环境下第二线性段弹性模量低于室温环境;800~1200℃惰性气体环境下材料拉伸强度较室温环境低20%左右;温度主要影响材料中纤维与基体的结合状态和SiC纤维的强度。一方面,温度越高断口纤维拔出情况越严重;另一方面,温度越高SiC纤维强度越低,二维编织SiC/SiC复合材料强度也有所下降。