Ti-Si-N超硬复合表面纳米压痕测量过程的有限元仿真

为了深入了解Ti-Si-N纳米复合表面的力学性能,尝试采用有限元方法对纳米压痕测量的加-卸载过程进行了模拟。详细介绍了该三维有限元仿真过程的各个细节,包括对标准Berkovich压头的建模和相关参数的确定,以及对Ti-Si-N表面模型边界条件、压头与表面接触方式和加-卸载方式的处理。采用有限元的非线性算法对一个Ti-Si-N表面纳米压痕测量的实验曲线进行了拟合。通过有限元仿真得到了Ti-Si-N样品的屈服极限和应力-应变关系。该研究表明,采用有限元仿真与纳米压痕测量相结合是研究纳米复合表面非线性塑性性能的有效方式。

材料参数对液弹阻尼器动态特性的影响

为了探究材料性能参数对液弹阻尼器动态特性的影响规律,采用电液伺服动态试验机研究了液弹阻尼器的载荷-位移曲线、弹性刚度、阻尼刚度和损耗因子随橡胶硬度和阻尼液黏度的变化。试验结果表明:液弹阻尼器91.5%以上的弹性刚度由橡胶部分提供,并且弹性刚度随橡胶硬度的增大而增大;液弹阻尼器84.8%以上的阻尼刚度由阻尼液提供,并且阻尼刚度和损耗因子随阻尼液黏度的增大而增大,随剪切振幅的增大而减小,阻尼液黏度越大阻尼刚度和损耗因子下降幅度越大;当阻尼液黏度由2000 mm^(2)/s增大到10000 mm^(2)/s时,液弹阻尼器的阻尼刚度由2420 N/mm增大到5163 N/mm;当剪切振幅由0.2 mm增大到1.5 mm时,阻尼刚度分别减小18.5%和40.1%。以上结论可为液弹阻尼器的选材提供依据。

测试条件对液弹阻尼器动态特性的影响

研究测试条件对液弹阻尼器动态特性的影响规律。结果表明:阻尼液耗散的能量占液弹阻尼器耗散能量的86.3%以上,随剪切振幅和剪切频率的增大,液弹阻尼器的耗能能力显著提高;液弹阻尼器的弹性刚度和阻尼刚度随剪切振幅的增大而减小,随剪切频率的增大而增大;当剪切振幅由0.2 mm增大到1.5 mm时,液弹阻尼器的阻尼刚度减小42.7%,当剪切频率由0.5 Hz增大到4 Hz时,液弹阻尼器的阻尼刚度由2 213 N·mm^(-1)增大到5 802 N·mm^(-1)。

芳纶编织绳与加捻绳的拉伸曲线比较分析

用芳纶纤维制备了编织绳和加捻绳,测试拉伸性能,对拉伸曲线进行分析。结果表明,编织绳和加捻绳的载荷-位移曲线明显不同,前者在断裂前出现小锯齿状,后者在断裂后出现大锯齿状,二者断裂之前的载荷-位移曲线之间有很大的空白地带,表明编织绳的拉伸初始模量远远高于加捻绳。

用小冲杆试验法测试18Cr-ODS铁素体钢的力学性能

使用小冲杆试验(SPT)法对超临界水冷堆(SCWR)候选材料18Cr-ODS铁素体钢进行力学性能测试。通过分别改变试样厚度、试验加载速率和试验温度,分析其对试验所得载荷-位移曲线的影响,然后确定出适用于18Cr-ODS铁素体钢的试验参数,并进行了试验后所测屈服载荷与常规力学性能测试所得屈服强度的拟合。结果表明,SPT能成功测试ODS铁素体不锈钢的力学性能,测试结果精准。

液压柱塞式底盖机顶紧器碟簧组刚度特性及谐响应分析

为避免液压柱塞式底盖机顶紧器碟簧长期在交变载荷作用下发生纵向振动和结构损坏,结合工程实际,以顶紧器碟簧组为研究对象,利用物理试验及振动力学理论,得到碟簧不同组合型式的载荷-位移特性曲线、动静刚度比,从而确定合适的碟簧组合型式;之后进行谐响应分析,得到响应频率-振幅曲线。结果表明:摩擦阻尼是促使碟簧载荷位移特性曲线形成滞回区的主要因素,在载荷比较小时曲线接近线性,随着载荷的加大,曲线会呈现非线性特性;顶紧器动静刚度比随着碟簧对合组数的增加而下降;外界激励频率为2100 Hz时共振振幅、von Mises应力最大,且碟簧位置Ⅲ为共振的危险点。

用平台巴西圆盘试样确定脆性岩石的弹性模量、拉伸强度和断裂韧度——第二部分:试验结果

根据前文理论分析的结果,对平台巴西圆盘大理岩试样进行了平台压缩试验。试验结果表明,可以从一次有效的载荷-位移记录中同时确定脆性岩石的弹性模量E、拉伸强度ts和断裂韧度IcK。判断有效试验的标志是:(1) 裂纹是从试样的中心部位引发的,并基本上沿着直径的方向扩展到临界点;(2) 能够在试验中记录到最大载荷以后的破坏过程,即在达到最大载荷后,载荷先下降后又上升的过程,但载荷的上升不超过前面的最大载荷。基于内聚裂纹模型讨论了IcK的尺寸效应,利用Bazant的尺度律推出考虑断裂过程区影响修正后的断裂韧度mIcK。

压入深度与膜厚对薄膜与基体复合硬度及弹性模量的影响

根据高华建的复合弹性模量模型，提出了用一个测点的载荷－位移曲线计算整个压入深度内薄膜和基体复会硬度分布的方法，探讨了压入深度与膜厚对硬度与弹性模量测量值的影响，指出可由膜－基复合性能反推膜本身的性能．

叠层结构陶瓷强韧化设计的力学分析

基于梁的理论和裂纹在异材界面上拐折与扩展条件 ,对叠层结构陶瓷弯曲试件的强度与韧性进行了力学分析 ,获得叠层结构中陶瓷基片和界面层的材料性能、结构几何参数与叠层结构弯曲强度、韧性间的定量解析关系 ,给出相应的影响曲线 ,并对Si3N4 /BN叠层结构四点弯曲试样断裂功的理论值与实验结果作对比讨论 .

考虑压头曲率半径和应变梯度的微压痕分析

在压头尖端曲率半径取100nm的前提下,采用Chen和Wang的应变梯度理论,对微压痕实验进行了系统的数值分析.首先通过拟合载荷-位移实验曲线的后半段来确定材料的屈服应力和幂硬化指数值,然后用有限元方法数值模拟压痕实验,并将计算得到的整段载荷-位移曲线及硬度-位移曲线和实验结果进行了比较.结果表明应变梯度理论所预测的计算结果和实验结果很好地符合,包括压痕深度在亚微米和微米范围内的整段曲线.

用电子散斑法对纯镍薄片弯曲变形的测量

由于建立的电子散斑法有位移测量精度高、量程大的特点,且自制的力传感器灵敏度高、量程相 对较大,从而保证了本实验中镍片在三点弯中的反应被全程、精确地记录下来.基于时间序列的电子散斑法, 测出了10-100μm不同厚度的纯镍薄片在三点弯下的载荷-位移曲线,其中包括弹性部分以及进入塑性屈服 两个阶段,据此可以推出不同厚度镍片的三点弯刚度.实验表明镍片的抗弯刚度受其厚度的影响很大,尤其在 薄片厚度较小时表现得更为明显,即表现出明显的尺度效应.

多次低强度冲击对蜂窝纸板缓冲性能的影响

针对多次低强度冲击缓冲包装材料局部损伤研究的不完善,本文首次研究了多次低强度冲击对蜂窝纸板缓冲性能的影响。首先对蜂窝纸板进行5cm高度下的低强度多次冲击,再进行80cm高度下较高强度的一次冲击,以模拟实际产品运输过程中的冲击与跌落。通过实验获得了蜂窝纸板的载荷-位移曲线和能量吸收图。结果表明:1首次低强度冲击后蜂窝纸板出现屈曲和折叠,载荷-位移曲线出现屈曲峰值;受到重复冲击后折叠扩展,载荷-位移曲线由软弹簧变形阶段和平台阶段构成,屈曲现象不再明显,平台阶段的承载力比首次低强度冲击时的屈曲载荷下降了60%;随着低强度冲击次数的增加,蜂窝纸板在各次冲击时吸收的能量呈上升趋势;2蜂窝纸板剩余结构在经受较高强度冲击时,其载荷-位移曲线具有软弹簧变形阶段、平台阶段、密实化阶段的特征,平台阶段体现出明显的屈曲渐进过程;随着低强度冲击次数的增加,蜂窝纸板剩余结构在较高强度冲击时吸收的能量呈下降趋势。蜂窝纸板在经历多次低强度冲击后,虽有局部折叠,但仍能在一定程度上起到保护产品的作用,是一种理想的缓冲结构材料。

偏心率效应对金属圆柱管轴压性能的影响

用含有偏心率因子的直链塑性铰叠缩模型来分析金属圆柱管轴向压缩能量吸收,根据能量原理推导了瞬时载荷,从而获得压缩过程的载荷一位移曲线.讨论了偏心率对平均压缩载荷和载荷-位移曲线形貌的影响.实验结果与模型分析符合得很好.

残余应力影响压痕尺寸和隆起量的研究

残余应力的存在直接影响材料的力学性能,在压痕法中影响其压痕形状大小、压入载荷—位移曲线和隆起量,因此通过比较压痕形状大小、压入载荷—位移曲线和隆起量的大小,可以推断出构件内部残余应力,再通过有限元研究不同程度的残余应力对压痕形状、压入载荷—位移曲线和隆起量的影响。研究结果表明,残余压应力使压痕尺寸变小,残余拉应力使压痕尺寸变大,不同性质和大小分布的残余应力使压痕形状为椭圆形,压入载荷—位移曲线斜率和隆起量高度随着残余压应力的增加而增加,随着拉应力的减小而减小,当构件内部存在一定程度的残余拉应力时,随着压入载荷的继续增加出现负隆起量(沉降量),沉降量的大小与压入载荷的大小和残余拉应力的程度有关。

材料微观缺陷对其小冲杆试验结果的影响

对16MnR和Q235两种钢材进行了多组试样的小冲杆试验,研究了材料微观缺陷对其小冲杆试验结果的影响。结果表明:由于Q235钢微观缺陷相对较多,其小冲杆试验的载荷-位移曲线分散度较大,试样断口形貌也较粗糙;材料微观缺陷对小冲杆试验的抗拉强度有比较明显的影响,而对屈服强度没有影响。

复合材料干涉螺栓压入过程力学行为数值及试验分析

基于ABAQUS 6.11软件平台,针对碳纤维增强复合材料的干涉螺栓压入过程,建立三维有限元模型进行了数值模拟。随后开展了相应的干涉螺栓准静态压入试验,结合有限元仿真结果,通过对载荷-位移曲线的研究,分析了螺栓压入过程中的行为特性。结果表明,干涉量的大小对于干涉螺栓压入行为具有直接影响,螺栓杆与孔壁的摩擦力在压钉力中占据主导地位。

Kevlar层合材料准静态侵彻特性实验研究

利用MTS 81 0材料试验机开展Kevlar纤维层合板准静态侵彻特性的实验研究 ,着重分析侵彻载荷 位移曲线以及层合板的破坏模式 ,比较了侵彻体的头部形状以及层合板的纤维铺设方式对载荷 位移曲线和破坏模式的影响 .实验结果表明 ,准静态侵彻下 ,层合板整体弯曲变形非常显著 ,是其吸能的主要模式 ;纤维铺设方式的差异使得织物铺层板的整体弯曲变形远高于角度铺层板 ,因此具有更好的抗侵彻能力 ;弹形对层合板的破坏模式有明显影响 。

石墨化碳钢室温压缩变形过程的试验研究

利用Gleeble-3500热模拟试验机对以铁素体+石墨为组织特征的石墨化碳钢进行了室温压缩变形试验。采用金相显微镜研究了应变速率(0.01、0.1、1s^-1)对钢的变形行为及组织演变特征的影响。结果表明:试验范围内应变速率对试验钢的压缩变形行为影响不大,即表现为在位移小于6.5mm(对应压下量54.2%)的压缩过程中,不同应变速率下的压缩载荷均随着位移的增加而稳定增大,压缩试样的鼓度在6.5mm位移处达到最大值;而在位移大于6.5mm的压缩过程中,压缩载荷急剧增大,压缩试样的鼓度逐渐减小,研究认为这是此阶段压缩试样端面径向伸长率的急剧增大引起的。另外,在不同应变速率下的压缩变形过程中,试样的3个不均匀变形区(大变形区、自由变形区和难变形区)中的石墨粒子的变形量总大于铁素体基体的变形量,这是由简单六方晶体结构的石墨层与层之间易滑动所致。

粗晶超塑性单轴拉伸颈缩模拟

利用粘塑性本构模型模拟粗晶超塑性单轴拉伸。数值结果表明,颈缩的位置及发展过程受拉伸应变速率的影响。不只一处分散不均匀变形相互牵制与协调,使材料得以在接近均匀的状态下经受大的变形,模拟得到的局部应变速率演化曲线,可以预测变形局部化发展的情况。