碾压混凝土真实应变率效应试验

为深入研究碾压混凝土动态力学特性,借助分离式霍普金森压杆(SHPB)装置对3种不同直径圆柱试样进行了冲击压缩试验。试验结果表明:碾压混凝土材料具有显著的应变率效应和尺寸效应;混凝土类材料的动态抗压强度增强是材料自身特性、惯性效应和端面摩擦效应三者作用的结果,确定碾压混凝土的真实应变率效应对碾压混凝土结构冲击荷载下动态响应预测具有重要意义。基于真实应变率效应、横向惯性效应和端面摩擦效应互不相关的假定,对惯性和端面摩擦约束引起的抗压强度增量进行了定量评估,并将其从试验结果中移除以获得碾压混凝土的真实动态增强因子;最后,对修正的动态增强因子数据进行回归分析,得到了合理的碾压混凝土真实应变率效应经验模型。

真三轴试验下真实应变对塑性混凝土应力-应变特性的影响

目前国内外学者对于塑性混凝土的研究工作大部分都是基于其小应变假定的基础上进行的,为了分析塑性混凝土大极限应变对其应力-应变特性的影响,设计了4组塑性混凝土配合比及12个围压环境进行真三轴试验。研究了塑性混凝土的峰值强度及峰值后曲线特征。结果表明:小应变假定和真实应变下峰值强度与围压环境的相对变化关系一致,当第三主应力相同时,塑性混凝土的峰值强度随第二主应力的增大而增大,但增幅越来越小;当膨润土掺量为零时,小应变假定和真实应变下应力-应变峰值后曲线特征一致,呈现近似塑化或理想塑化特征;当膨润土掺量不为零时,真实应变下塑性混凝土应力-应变曲线峰值后出面明显下降段,出现明显峰值点。

基于钢材真实应力应变关系的研究

目的研究钢材真实应力应变的关系,验证微观断裂机理的适用性和有效性.方法利用Q235B、Q345B两种型号钢材,选取母材、焊缝及其热影响区位置的圆棒,进行室温单轴拉伸试验,并进行本构关系的拟合与断口形貌的分析.结果利用全自动引伸计对试件进行全程跟踪,采集到的应力应变曲线可以较好地反映试件的力学性能,经有限元计算能更准确的模拟钢材的真实应力应变关系;两种钢材的破坏形式为韧性断裂且延伸率均较大,Q235B钢材的断面收缩率大于Q345B钢材,Q235B表现出更好的延性.结论利用Q235B、Q345B母材、焊缝金属和热影响区的单拉加载结果,可应用于后期标定钢材断裂韧性参数的研究中.

Q235钢真实应力-应变曲线研究

通常所说的应力-应变曲线为名义应力-应变曲线,它只是一种近似曲线,对实际工程问题起到一个参考作用。对工程中常用的Q235金属材料,通过单轴压缩实验并结合A/H外推法获得其真实应力-应变曲线。通过此方法可以有效的消除试件端面与压力机滑块和工作台之间的摩擦力对实验结果的影响,使之成为理想的单轴压缩状态。该方法不但简单易行,普适性强,而且具有重要的理论意义和工程应用价值。

由拉伸试样确定材料真实应力应变关系

提出一种借助有限元分析由光滑和切口圆棒试验数据确定应力应变关系的方法。首先分析光滑和切口圆棒 ,得到其各自的应力应变分布。研究在颈部应力应变随变形位移和材料的分布变化 ,得到其间关系的曲线图 ,同时对圆棒颈缩变形进行模拟。对工程上常用的硬化指数差别较大的两种钢材制成的光滑试样及切口试样进行初步的计算与分析 ,对影响拉伸试样颈缩形成的因素进行研究 ,指出试样夹持端状态与外廓直径的细微减少及加载约束方式三者对颈缩有重要影响 ;对工程上常用的bridgeman估算公式进行分析 ,指出其在工程上的适用性。

真实切应变及其在等径弯曲通道变形中的应用

该文研究平面简单切变过程中切应变的计算。从无穷小变形条件下应变的定义出发 ,提出了大变形时真实切应变的概念。对切应变主轴不变的平面简单切变过程 ,通过无穷小应变的积分 ,导出了真实切应变计算公式。将该公式应用于等径弯曲通道变形中真应变的计算 ,与直接分析试件的几何变形得出的计算公式完全相同 ,而且与实验测定的真实等效应变吻合很好。

一种矩形截面真实应力应变的直接测量方法

针对矩形截面试样在拉伸试验中因颈缩变形不规则导致真实应力应变难以测量的问题,基于数字图像相关技术提出一种真实应力应变的直接测量方法。该方法以6061铝合金矩形截面试样的拉伸试验为例,利用单侧双相机的DIC技术测量试样表面的位移场和应变场。然后将颈缩区域分割成若干微小立方体单元并分配横向和纵向应变,根据弹塑性体积不变原理计算出瞬时横截面面积。最后结合拉伸试验机的载荷计算真实应力。将该方法计算的真实应力应变与对数换算法和幂律模型法计算的真实应力应变进行对比,三者吻合较好;另外,该方法还可以描述任意矩形截面在整个拉伸过程中的真实应力应变。

基于A/H外推法的低碳钢Q235真实应力应变关系研究

通过新单轴压缩实验并结合A/H外推法获得低碳钢Q235真实应力-应变曲线。所得真实应力-应变曲线与理论曲线非常一致,明显出现3个阶段:弹性阶段、屈服阶段和强化阶段。摩擦力对弹性阶段压缩试件的本构关系影响非常小,而随着塑性变形增大,摩擦力对试件本构关系影响变大,从而导致名义应力-应变曲线高于真实应力-应变曲线。

数字图像相关的不锈钢真实应力应变关系测量

工程上广泛应用的名义应力应变曲线,在材料发生大变形时,由于应力和应变不再沿着试件均匀分布,因而不能真实反映材料在塑性阶段的本构关系。在不锈钢标准板的拉伸试验中连续采集试件散斑表面的数字图像,采用数字图像相关技术对序列数字图像进行相关运算以获得其每个变形状态下的变形场,得到了整个拉伸过程中试件的变形形态。以光学虚拟引伸计的方法分别测量横向和竖向的实时应变数据,结合体积不变理论计算得到真实应力应变曲线。采用Johnson-Cook材料模型对真实应力应变曲线进行拟合,得到了塑性本构关系;最后根据以上实验结果和真实应力应变曲线获取了材料的力学特性参数。实验结果表明了基于数字图像相关方法对不锈钢真实应力应变关系测量的有效性和可靠性,对实验结果的真实应力应变曲线后处理,获得不锈钢材料的弹性模量为169 GPa,屈服强度为236.8 MPa,并获得了Johnson-Cook简化模型的所有三个参数A、B和n的数值。

基于三维图像相关的铝合金板真实应力应变曲线研究

用三维图像相关方法测量并分析了铝6061板材的真实应力应变曲线,研究了不同应变计算区域的选取对计算真实应力应变曲线的影响;分析试验数据,获得了Johnson-Cook本构模型的基本参数;用有限元分析软件对试验进行仿真分析,并与试验数据数据进行了全场对比,对比结果吻合。

基于棒材拉伸试验确定金属材料真实应力应变关系的研究

根据颈缩段塑性变形前后体积不变的原理,并假设拉伸试棒颈缩后的轮廓为圆弧,推导出了颈缩段最小直径和颈缩段轮廓半径的计算公式。依据计算出的颈缩段最小直径和颈缩段轮廓半径,可以计算出材料的真实应力和真实应变。考虑到试样颈缩部位处于三向应力状态下,对计算得到的真实应力依据Bridgman的应力公式进行了修正。通过采用的真实应力应变的计算方法,对TC4材料单向拉伸的试验数据进行处理,获得了TC4材料的真实应力应变曲线。基于TC4真实应力应变曲线和拉伸试验条件,建立TC4材料单向拉伸试验的有限元模型,利用获得的力和位移曲线与单向拉伸试验获得的曲线进行比较,结果高度吻合,证明了这种计算真实应力应变方法的可行性和工程实用性。

基于有限元对薄膜真实应力应变数据的修正

由于薄膜拉伸过程中存在颈缩现象,工程应力应变数据不能真实反映薄膜塑性阶段的本构关系。基于工程、对数及有限元应力修正法得到的修正应力应变数据进行薄膜的单轴拉伸仿真,基于实验数据对比三种仿真结果。工程应力应变仿真结果与实验曲线最大误差为90.2%;对数应力应变仿真结果在位移5 mm内与实验最大误差为2%,位移5 mm后误差逐渐增大至61.6%;有限元修正后的应力应变仿真结果与实验数据基本吻合,最大误差为8%。修正应力与对数应力在应变0.5以内相同,应变0.5后,修正应力与对数应力的比值呈线性递增。基于有限元应力修正法的修正数据更能表达薄膜材料的真实应力应变关系,为薄膜的工程应用奠定了基础。

基于图像相关的Q195真实应力应变曲线研究

应力-应变曲线为名义应力-应变曲线,它只是一种近似曲线,对工程方面起到一个参考作用。运用图像有关计算软件GOM Correlate软件,计算薄板拉伸试样在位移载荷作用下各个阶段的应力-应变,从而得出工程应力-应变曲线以及真实应力-应变曲线,并对工程应力-应变和真实应力-应变进行分析。经过此方法能够有效的消除试件端面与压力机滑块和工作台之间的摩擦力对试验最终结果的影响,以及采用引伸计因安装过程中造成的误差累计。使之成为理想的单向拉伸状态并通过计算机图形学与图像处理技术,将数据转换成图形或图像在屏幕上显示出来使之可视化。该办法简便易行,普适性强且具有重要工程运用价值。

高强度螺栓材料全过程真实应力-应变关系研究

对极限状态下螺栓杆会发生较大变形的高强度螺栓连接节点进行模拟分析时,需考虑螺栓材料的真实应力-应变关系。为此,以10.9级M20,M24,M30高强度螺栓为研究对象,探讨单轴拉伸状态下高强度螺栓材料的全过程真实应力-应变关系。首先制作高强度螺栓材料拉伸试件并通过开展单轴拉伸试验获得材料的全过程工程应力-应变曲线。然后采用有限元方法对单轴拉伸试验进行模拟,通过比较有限元分析和实测工程应力-应变曲线,讨论描述材料真实应力-应变关系的Ludwik,Hollomon,Voce,Swift表达式的适用性。最后基于归一化的颈缩前真实应力-应变关系以及归一化的硬化阶段真实应力-应变关系,提出两种改进的Ramberg-Osgood表达式描述螺栓材料的全过程真实应力-应变关系。结果表明:基于颈缩前硬化阶段真实应力-应变曲线拟合的Ludwik,Hollomon,Voce,Swift表达式中,Ludwik,Hollomon,Swift表达式会高估螺栓材料颈缩后的真实应力,而Voce表达式会低估螺栓材料颈缩后的真实应力;本研究提出基于归一化颈缩前真实应力-应变关系的Ramberg-Osgood表达式可较为准确地描述高强度螺栓材料的全过程真实应力-应变关系,其在强化阶段会略高估螺栓材料的真实应力;提出的基于归一化硬化阶段真实应力-应变关系的Ramberg-Osgood表达式可更准确地描述高强度螺栓材料的全过程真实应力-应变关系。

基于二阶链式子区的金属拉伸试验DIC辅助测试方法

为提高金属材性试验的测量精度和测试效率,在传统拉伸试验方法的基础上引入数字图像相关(Digital Image Correlation, DIC)技术,提出相应形变测量理论及方法。基于拉伸试件的颈缩变形特征,提出链式形变测量理论,该理论通过一种跟随表面形状变化而自由变形的柔性链条来表征各阶段的试件形变。进一步通过设置多个连续且等尺寸的DIC二阶链式子区,采用DIC亚像素算法得到任意变形时刻的链式子区角点坐标,并进一步得到沿试件长度方向的柔性离散链形变结果,实现对试件各处应变、颈缩极值点等的求解,从而建立了一套完整的金属拉伸试验DIC辅助测试方法。开展了多个标准金属试件的拉伸试验,通过与引伸仪、靶标图像测量等传统方法对比,验证了该文方法对颈缩效应、弹性模量、极限伸长率、真实应力-应变曲线等金属材性指标具备较高测量精度及有效性,同时该文方法能够实现高度自动化测量,可在金属拉伸试验领域进行工业化推广普及。

高温下薄壁圆筒拉伸试样的应力-应变关系研究

采用试验和有限元相结合的方法对不同温度下薄壁圆筒拉伸试样的颈缩问题进行了研究。试验结果表明,薄壁圆筒试样颈缩时,其内外径均有变化,并且外径的变化比内径的变化要大。采用有限元法对薄壁圆管拉伸试件进行应力应变分析,对最小颈缩面上的应力分布的分析表明:沿着薄壁圆筒的内壁到外壁的径向方向,应力呈减小的趋势,这与试验中薄壁圆筒首先从内壁开始破坏的结果是相符合的。比较试验所得的不同温度下的拉伸曲线与采用计算机模拟的方法得到不同温度下的应力应变关系,二者符合性较好,得出了试样在特定温度下的真实应力-应变曲线。

电阻应变测量技术用于复合材料应变测量的若干问题

一、引言众所周知,电阻应变测量技术已广泛用于金属结构的应变测量中。对于包装中的复合材料结构同样也提出了应变测量问题。由于复合材料具有与金属材料很不相同的性质,应用电测法时应加特别注意,否则将使测量结果与真实应变相差甚远。本文讨论了应变片横向效应和贴片位置不准确对结果造成的误差,得出了相应的计算公式。

测定金属薄板塑性应变比R值的一种新方法

本文通过对R值计算表达式的分析和推导,得出了试样宽度方向的工程应变ε＇(工程应变:拉伸试验过程中任一时刻,原始标距增量与原始标距之比的百分数)与长度方向的工程应变ε之间的数学表达式(3)。从而以此为依据,用透明板制作出R值读数样板,这样,每次测试时,只要把测试曲线与R值读数样板比较,就可以直接得到所测金属薄板的R值。

油脂添加对冻融鱼糜凝胶结构和大变形行为的影响

研究大豆油添加(1%、3%、5%和7%)对冻融过程中鱼糜凝胶结构的影响,并采用一阶Ogden模型拟合添加不同质量分数豆油的鱼糜凝胶在大压缩变形(拉伸比为0.4~1)下的真实应力和真实应变之间的关系。结果表明,新鲜鱼糜中,大豆油的添加会降低鱼糜凝胶的凝胶强度,鱼糜凝胶网状孔隙变大;而6次冻融循环后,添加5%、7%的大豆油对鱼糜凝胶网络结构具有保护作用,凝胶强度(319.30、338.64 g·cm)显著高于空白样品(286.04 g·cm)(P<0.05),其网络结构的完整性也优于后者。Ogden模型能够很好拟合添加了大豆油的新鲜鱼糜凝胶及冻融后样品的真实应力-应变压缩响应曲线(R2=0.916~0.998);同时,模型拟合结果显示,新鲜鱼糜凝胶及冻融样品的初始剪切模量的变化与凝胶强度结果一致。本研究表明添加5%和7%的大豆油可以减缓低温冷冻-融化过程对鱼糜凝胶结构的破坏;Ogden模型能很好描述油脂添加对新鲜鱼糜及冻融后的凝胶大变形行为的影响,为实际生产中鱼糜制品的品质提升及运输贮藏条件的控制提供理论依据和技术支持。