高导无氧铜动态本构关系对于单轴冲击拉伸下空穴增长和失稳的影响

对于高导无氧铜提出一种动态计算的空穴单元模型,由SHBP试验等得到的典型动态本构关系,用于描述空穴间基体的本构行为。此样本材料体积为一圆柱体,其中心包含一个椭球空穴,单元顶部施以轴向常速度加载。在不同应变率下,给出了采用J-C或Z-A本构关系的高导无氧铜中空穴增长到失稳的整个过程。文中讨论了空穴动态失稳的条件,并提出以空穴形状演化为判据。此判据导出与光滑杆冲击拉伸断裂应变一致的结果。计算结果显示,用J-C本构关系得出的空穴失稳早于用Z-A本构关系得出的空穴失稳,计算得出的空穴形状演化与准静态半经验公式估算的空穴形状演化在空穴增长一定阶段基本一致,然而,随着空穴失稳的发生,半经验公式不能预测空穴的动态失稳。

冲击拉伸下含孔高导无氧铜板中空穴增长与聚集的实验与数值研究

在Hopkinson拉伸试验装置及MTS试验机上,对包含多种构型空穴的高导无氧铜板以不同的拉伸速度进行了拉伸试验。空穴增长与聚集的实验结果分别与Brown-Embury模型、Thomason模型、McClintock模型的理论所预计结果作了比较。采用LS-DYNA程序对于典型试验也作了数值模拟,全过程考察了上述空穴聚集模型用于冲击拉伸载荷的可能性。结果表明:实验回收试件空穴的局部化应变大于数值模拟空穴聚集时的局部化应变;实验中试件的空穴已超过了空穴聚集的临界状态。

热超弹性材料中空穴增长的分岔问题

研究了受外加均布拉伸死载荷作用的不可压热超弹性材料中空穴突然快速增长的分岔问题。不同于外载荷较小的情况,不可压热超弹性材料球体中的预存微空在外载荷足够大时可以发生突然的快速增长,可视为一类分岔问题。给出了不同温度场下,不同初始半径的微空的增长曲线。预存微空的增长曲线相应于初始半径的极限是实心球体中空穴突然生成的分岔曲线。讨论了均匀和非均匀,升高或降低的温度场对空穴增长问题的影响;给出了预存微空能够发生突然的快速增长的临界载荷,得到了临界载荷与实心球体中空穴突然生成时的临界载荷之间的关系及临界载荷与温度变化之间的关系。

弹性固体材料中的空穴萌生与增长

建立了描述弹性固体材料中空穴萌生与增长的非线性数学模型，获得了空穴萌生时控制参数临界值的精确计算公式和空穴半径增长的精确表达式．在大变形几何分析中采用了对数应变度量，并且应用了Ｈｏｏｋｅ弹性固体材料的本构关系．数值分析结果表明：当材料不可压时空穴萌生的临界载荷将略低于ｎｅｏ－Ｈｏｏｋｅ不可压超弹性材料的相应计算结果，并且在空穴萌生后空穴半径将迅速增大，这与细观损伤力学和超弹性材料的空穴分叉理论的结论相一致；空穴萌生时环向应力将成为无限大；如果材料是弹塑性（韧性）材料，则会使得空穴附近发生塑性变形，从而导致材料的局部损伤和破坏．

组合超弹性材料中的空穴生成与增长

本文研究了一种组合不可压超弹性材料圆柱体中空穴的生成与增长问题,得到了这种材料受表面均布拉伸死荷载和轴向拉压共同作用下空穴生成问题的解析解,得到了不同组合情况下圆柱体中空穴生成时的临界载荷及分叉曲线,发现组合材料可以发生右分叉,也可以发生左分叉;给出了空穴生成后的应力分布,并讨论了所存在的应力间断和应力集中问题;通过能量比较分析了解的稳定性,讨论了发生右分叉或左分叉的条件,并分析了材料中预存微孔的增长情况。

不可压超弹性材料中的空穴分叉

研究了一种不可压Valanis_Landel材料超弹性球体在表面死载荷作用下的球形空穴的分叉问题· 给出了空穴分叉问题的解析解 ,讨论了空穴生成时的应力间断和应力集中问题· 通过能量比较判断了解的稳定性 ,并分析了球体中预存微孔的增长情况·

锈损冷弯薄壁钢板的断裂机制与断裂模型

为研究锈蚀对冷弯薄壁钢板断裂机制的影响,本工作选取在工业环境中服役多年的C形钢檩条,从其平板部位和弯角部位截取标准试件进行单调拉伸试验,并通过有限元数值分析研究了锈坑深度、深径比和截面损失率对其应力三轴度和等效塑性应变的影响。拉伸试验结果表明:随锈蚀程度增大,试件的塑性硬化阶段和颈缩阶段逐渐缩短,屈服阶段逐渐消失;试件的屈服强度、极限强度和断裂应变逐渐减小。有限元分析结果表明:应力三轴度随锈坑深度和深径比增加逐渐增大,随截面损失率的增加变化不显著;等效塑性应变随锈坑深度和截面损失率增加明显增大,随锈坑深径比增加呈现先增大后减小的趋势。本工作还建立了应力三轴度和等效塑性应变相对值与锈坑深度、深径比和截面损失率的拟合公式,根据拟合结果,对空穴增长模型(VGM模型)和应力修正临界应变模型(SMCS模型)进行修正,从而推导出点蚀损伤和全面腐蚀损伤下冷弯薄壁钢板的断裂模型。

不同应变速率下纳米橡胶颗粒对环氧树脂的增韧特性与机理分析

为了解释不同应变速率下纳米橡胶颗粒对环氧树脂基体的增韧机理,制备了质量分数为6%的纳米橡胶颗粒/环氧树脂复合材料,分别测试了该材料在3种低应变速率(5×10-4s-1,1×10-1s-1,2.5×10-1s-1)和高应变速率下(90 s-1)的I型平面断裂韧性.结果表明,纳米橡胶颗粒在3种低应变速率下可以显著提高环氧树脂的断裂韧性,提高幅度分别为158%,283%和309%.在高应变速率下,纯环氧树脂的断裂韧性由于动态效应而显著升高,然而纳米橡胶颗粒对环氧基体的增韧效果却不明显,增韧幅度仅为2%.由光学显微镜照片可知,随着应变速率的提高,纳米橡胶颗粒/环氧树脂复合材料断口表面的应力发白区域逐渐较少,甚至在高应变速率(90 s-1)下消失.偏光显微镜照片表明,纯环氧树脂与纳米橡胶颗粒/环氧树脂复合材料的裂纹尖端塑性形变尺寸随着应变速率的升高而减小.通过扫描电子显微镜对断口形貌进行分析可知,不同应变速率下纳米橡胶颗粒在环氧基体中空穴增长程度不同,进而导致纳米橡胶颗粒对环氧基体的增韧效果的不同.