微注塑拉伸试样设计及流动特性分析

微拉伸试样的设计,是成功测试微尺度下力学性能的关键。文中设计了不同厚度微拉伸试样及相应的微注塑模具,分析了模具设计及尺度效应对微拉伸试样充填行为的影响,并研究了工艺参数对不同厚度微试样(0.1mm、0.2mm、0.5mm、1mm)充填行为的影响。短射实验表明,随着微试样厚度减小,在微试样有效拉伸长度内,熔体流动前沿呈现为一维平板流动;4个厚度下,0.5mm厚的熔体流动性明显优于其它3个尺寸。工艺影响实验表明,随注射速度、模具温度、熔体温度工艺参数的增加,熔体流动性增强。

大电机主绝缘老化试验系统和试样设计

分析了大电机主绝缘在运行过程中产生老化的机理 ,确定了电、热和机械应力各因子老化试验的参数 ,建立了多因子老化的试验模型 ,研制开发了电 -热 -机械应力三因子联合老化的试验系统 ,设计了分段处理试样制备方案。经模型线棒的老化试验验证 ,在不同老化因子作用下局部放电的放电量、放电次数和放电脉冲分布等参量都有不同的变化规律。结果表明 ,三因子联合老化试验系统能满足研究大型发电机主绝缘在多因子联合作用下的老化规律和评估其剩余寿命的试验要求。

薄板对接超声疲劳试样设计方法及其误差分析

采用解析法得到了含中部等截面段狗骨形薄板超声疲劳试样谐振长度的计算公式,并得出沿谐振长度方向的位移及应力幅分布函数.为了验证上述计算方法用于薄板对接超声疲劳试样设计的精确度,对考虑与不考虑焊缝余高时的薄板试样与薄板对接试样分别建立有限元模型并进行模态分析.结果表明,采用上述计算方法进行薄板超声疲劳试样设计的频率误差小于1%,且对比得出由于焊缝余高的存在使得其频率误差增大约1.7%.另外,采用上述方法设计了低合金钢Q345薄板对接超声疲劳试样,通过超声疲劳试验进一步验证了上述方法的精确度.

等应力片形试样设计及应力松弛测试装置

根据ASTM E328—78设计了等应力的片形应力松弛测试试样,对其应力松弛测试装置进行了初步探索,并进行了应力松弛测试试验研究.

微结构片外弯曲测试装置及试样设计

硅是微电子机械系统(简称微机电系统)中最常见的功能结构材料,可靠性是制约硅微构件小尺度加工和大规模制造的瓶颈问题.为研究硅微构件的力学特性,本文开发了一套以压电驱动、微力测量、位移检测为核心组件的片外测试系统.设计了一种将四个弯曲测试梁集于一体的微结构,借助有限元方法确定其尺寸,并用理论方法验证有限元分析的合理性.本文着重确保了四个关键设计目标:一、每根测试梁最大应力应位于其与外框架结合处;二、未断裂测试梁的最大应力受其他梁的断裂的影响应足够小;三、各个测试梁的最大应力的差别应足够小;四、支撑梁的最大应力应明显小于测试梁.最后测试了试样的弯曲强度,实验加载曲线和有限元分析基本吻合,表明测试装置和试样设计是合理的,为后续的硅微构件可靠性测试奠定了基础.

超声疲劳试样动态应变测量及应力检定方法

超声疲劳试验技术是实现超高周疲劳测试的有效手段。然而,目前超声疲劳测试缺少应力检定方法,难以保证测试结果的可靠性与准确性。本文首先给出了超声疲劳测试中不同形状试样的设计方法和应力分布理论公式;然后,利用高速动态应变仪和高速相机对不同形状超声疲劳试样的动态应变进行测量,并将测试值和理论值进行了对比分析,证明了超声疲劳试样应变测量的可行性与准确性。在此基础上,提出了基于应变测量结果的超声疲劳试验检定方法,利用测得的应变值对应力值进行校核或修约,有效保证了超声疲劳测试的可靠性和准确性。

几种不同形状试样的超声疲劳试验方法

USF-2000超声疲劳试验机设备上系统控制软件仅配有两种试样类型:圆弧形试样和缺口形试样。试样类型的欠缺极大地限制了超声疲劳试验机的应用。为了扩展超声疲劳试验技术的应用范围,本文给出了几种典型形状超声疲劳试样的尺寸设计方法,并将不同形状超声疲劳试样的应力转换成系统控制软件上的圆弧形试样对应的应力,利用现有的设备和软件完成了不同形状试样超声疲劳试验控制。

基于ANN-GA协同寻优的动态拉伸试样尺寸优化方法

材料动态拉伸力学性能测试中,动态拉伸试样的几何尺寸对测试结果的准确性与有效性有着较大影响。为对动态拉伸试样的结构进行优化设计,以使其在动态拉伸过程中更好地满足一维应力与变形均匀等基本假设。首先,建立了量化的试样测量准确度指标,即应力平衡达到时间、变形均匀度、非轴向应力相对水平、过渡段相对变形。然后,对试样结构参数进行正交试验设计,通过数值模拟的方法得到了关于试样尺寸与测量准确度指标的正交试验数据库,并对正交试验数据库进行多目标正交试验矩阵分析,得到了试样结构参数对各测量准确度指标影响的主次顺序和规律。最后,以正交试验数据库为训练集,采用人工神经网络(artificial neural network,ANN)协同遗传算法(genetic algorithm,GA)的全局寻优方法对试样的结构尺寸进行优化设计,得到了试样的最优结构尺寸,并对最优尺寸的有效性进行了验证。结果表明,优化后的试样结构在材料动态拉伸力学性能测试精度上的表现明显得以提升。因此,采用ANN-GA协同优化的方法对动态拉伸试样的结构进行优化具有可行性和有效性。

霍普金森实验技术及6005A铝合金冲击动态实验

霍普金森实验是获得材料冲击动态力学性能的一种重要手段,从实验的基本原理出发,讨论了霍普金森压杆实验中的弥散效应、惯性效应、摩擦效应、波动效应和二维效应.从实验优化的角度出发,讨论了试样设计的要求、高温实验所需考虑的问题以及脉冲整形技术和光电测试技术等在霍普金森实验中的应用.对6005A铝合金进行了霍普金森压杆实验.实验结果显示:2组不同方向制备的试样表现出相同的冲击动态力学性质;6005A铝合金表现出应变率弱敏感性,应变强化效应较为明显.