超塑性Y－TZP陶瓷拉伸变形研究

研究了超塑性Ｙ－ＴＺＰ陶瓷拉伸变形，结果表明，超塑性Ｙ－ＴＺＰ在１４５０℃，初始应变速率ε＿０为１０￣（－４）～１０￣（－５）ｓ￣（－１）条件下拉伸变形量达到２４０％，而应变速率敏感性指数ｍ＝０．４２。实验是在气氛为空气的炉中进行的，冷却到常温后测定试件的伸长量。对超塑性变形前后的试件进行了显微结构观察。

1.31%C超高碳钢的压缩超塑性研究

通过观察退火态w(C)=1.31%超高碳钢超塑压缩试样的外观形态,测定其压缩真应力-真应变曲线,探讨了超塑压缩温度、应变速率对超高碳钢压缩超塑性的影响。结果表明,超高碳钢在750～790℃、(0.8～2)×10-3s-1超塑压缩条件下,其应变速率敏感性指数大于0.3,呈现出压缩超塑性变形。

珠光体钢丝冷变形加工硬化行为研究

采用不同含碳量的热处理后镀铜钢丝,主要研究了珠光体钢丝在冷拉拔变形过程中的抗拉强度与真应变的关系,并探讨了珠光体钢丝的加工硬化行为。结果表明:当真应变小于2.12时,钢丝的抗拉强度随着真应变的增加呈线性增加趋势。珠光体钢丝的加工硬化过程分为三个阶段:真应变ε<1.5时,材料加工硬化率随真应变的增加而下降,加工硬化指数较低;1.5≤ε≤4.0时,加工硬化率随真应变的增加而增加,加工硬化指数快速升高;真应变ε>4.0后,加工硬化率急剧下降,加工硬化指数呈抛物线下降。

真三轴条件下煤样冲击动力学及破坏特征实验研究

深部煤体多处于三向不等应力状态,为了研究冲击载荷下煤样动力学特性,通过真三轴霍普金森压杆实验系统,开展煤样动态破坏力学实验。利用该系统装置可分别对煤样提供单轴(σ1≥σ2=σ3=0)、双轴(σ1≥σ2>σ3=0)和真三轴(σ1≥σ2≥σ3≠0)预应力(其中,σ1为轴向预应力;σ2为竖直预应力;σ3为水平预应力),从而实现高应变率下煤样力学性能测试。通过对比分析单轴与真三轴静载预应力状态下煤样动态力学特征及差异性,研究了煤样动态峰值强度、峰值应变以及宏观破碎形态与三向静载预应力、应变率的关系。研究结果表明:真三轴冲击载荷下煤样力学曲线基本一致,均包含线弹性阶段、塑性阶段和破坏阶段3个阶段。单轴与真三轴冲击载荷下煤样峰值强度、应变具有明显的应变率效应,随着应变率的增加,单轴与真三轴冲击载荷下煤样峰值强度及峰值应变逐渐增大;比较单轴与真三轴冲击,三向静载预应力对煤样动态破坏具有明显的约束性,煤样的力学强度较单轴冲击时增大。保持σ2与σ3不变,煤样的力学峰值强度、应变随着轴向预应力σ1的增加整体呈降低趋势。随着应变率的增加,单轴冲击载荷下的煤样逐渐破碎至颗粒或粉末状,碎块平均粒径随应变率的增加线性降低;而三向静载预应力状态下的煤样呈现宏观断裂,碎块平均粒径随轴向预应力σ1的增加线性降低,但破坏程度相对单轴冲击较低。

剪切应变速率对淤泥土力学性状影响试验研究

为研究剪切应变速率对高含水量淤泥土力学性状的影响,运用SPAX-2000真三轴测试系统进行了不同周围压力和不同应变速率的固结不排水剪切试验,分析了淤泥土不排水抗剪强度和孔隙水压力随应变速率的变化规律。试验结果表明,高含水量淤泥具有"应变速率软化"现象。在剪切过程中(应变速率为10-6/s～10-2/s),淤泥土不排水抗剪强度随剪切应变速率增长而增长,符合指数变化规律;根据试验数据,建立了经验方程式,并求得其应变速率参数ηe1为0.130 5,ηe2为0.131 9;当变率增长10倍时,淤泥土的不排水抗剪强度增长率为13.12%。不同于强结构性黏土,淤泥土的强度随剪切应变速率呈渐进性变化,未出现明显临界速率转折点。在加载初期,孔隙水压力增长和最大孔隙水压力受应变速率影响较明显;在试验过程中,孔隙水压力变化具有一定波动性和滞后性。

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。

TC11钛合金几种不同横梁位移速率下拉伸试验的K值关系分析

选取Φ5 mm的TC11钛合金圆棒拉伸试样,在3种不同型号的电子拉伸试验机上按照ISO 6892-1:2016中的方法A2选取不同的横梁位移速率进行室温拉伸试验,在试样上装夹引伸计,测量Fp0.2感兴趣点处和弹性阶段的80%Fp0.2处试样上的真实应变速率。通过比较试样平行长度上的名义应变速率与试样不同感兴趣点处的真实应变速率的比值K发现,相同试样和相同试验设备,采用不同的横梁位移速率的试验,对于相同感兴趣点,K值基本不随横梁位移速率的变化而变化,是近似恒定值。

汽车用高强钢板动态拉伸试验及数据验证方法

钢板材料的力学性能具有明显的应变速率敏感性,精确测定材料的动态性能对于车身防撞性的准确预测具有重要的作用。基于万能试验机和卧式液压驱动试验机系统进行了高强度钢板的力学性能试验,得到了不同应变速率的真实应力-真实应变曲线。同时,设计了盒形件的压溃试验来验证材料动态试验数据的准确性。结果表明:利用拉伸试验获得的不同应变速率的真实应力-真实应变数据应用于有限元模拟分析,模拟盒形件冲击变形后样件形貌与压溃试验样品的变形形貌基本一致;有限元预测力-位移曲线和压溃试验得到的曲线大致重合,验证了动态试验的真实应力-真实应变曲线的准确性,实现了低成本测得高强度钢板动态拉伸参数和冲击变形形貌,提供了一种汽车防冲击及安全设计依据。

动态CCT试验中应变速率公式的改进

通过利用热模拟试验机通用单元研究了动态CCT中应变速率的经验公式。与传统的真应变公式相比，改进的经验公式能够基本实现试验方案中设计的应变速率，其试验结果与预测结果吻合，能够准确的达到材料的形变及力学性能的要求。

TiC/Cu-Al_2O_3复合材料动态再结晶临界条件

为了确定TiC/Cu-Al2O3复合材料的动态再结晶行为,为热加工工艺参数的制定提供理论参考。采用Gleeble-1500D热模拟试验机,在变形温度450~850℃、应变速率0.001~1s-1、总应变量为0.7的条件下,对TiC/Cu-Al2O3复合材料进行热模拟试验。对TiC/Cu-Al2O3复合材料的真应力-应变曲线数据进行拟合、分析,求得材料的加工硬化率。结合加工硬化率-应变曲线的拐点和对应偏导曲线最小值的判据,研究了该复合材料动态再结晶临界条件。结果表明:TiC/Cu-Al2O3复合材料的真应力-应变曲线主要以动态再结晶软化机制为特征,峰值应力随变形温度的降低或应变速率的升高而增加;该材料的加工硬化率-应变曲线出现拐点,对应偏导曲线出现最小值;临界应变随变形温度的升高与应变速率的降低而减小,且临界应变与峰值应变以及Zener-Hollomon参数之间具有相关性。

工业纯锆的室温压缩变形行为

采用φ=105°模具在室温下对工业纯锆进行两道次ECAP变形,制备细晶工业纯锆试样。利用Gleeble-3500热模拟机分别对粗晶和细晶工业纯锆进行不同应变速率的室温压缩试验,获得其相应的真应力-真应变曲线,研究粗晶和细晶工业纯锆的压缩变形行为。结果表明:细晶工业纯锆屈服强度高于粗晶;但是由于变形机制的不同导致两者加工硬化能力不同,细晶工业纯锆稳态流变应力低于粗晶;粗晶和细晶工业纯锆的流变应力在变形初期随应变的增加而增大,出现峰值后逐渐趋于平稳,但两者峰值应变相差较大;流变应力随应变速率的增加而增大,呈现正的应变速率敏感性;在室温下,应变速率敏感性指数m值变化较小;SEM结果显示压缩后试样表面除了与压缩轴呈45°的大小不一的裂纹外,还有大量由于剧烈变形而产生的试样表面起伏形貌。与粗晶工业纯锆相比,细晶的应变速率敏感性指数有所升高,且压缩变形后细晶试样表面无明显裂纹,说明细晶工业纯锆具有更好的塑性变形能力。

真三轴条件下卸载速率对砂岩力学行为和能量演化的影响研究

通过真三轴流固耦合试验系统对砂岩进行真三轴加卸载试验,研究不同最小主应力方向卸载速率对砂岩试件的力学行为和能量演化特性的影响。试验结果表明:随着卸载速率增加,体积最大压缩量减小,达到最大压缩量所需的最大主应变也减小;卸载速率增加使岩样中间主应力系数增加,而静水压力和剪切应力值均减小;随着卸载速率增加,峰值处总能量下降,弹性能呈现出先增加后趋于平稳的趋势,耗散能呈下降趋势。试验开始到最大压缩点之前为阶段Ⅰ,最大压缩点之后到峰值处为阶段Ⅱ。随着卸载速率增加,在阶段Ⅰ中,耗散能转化速率增加程度较低,岩样变形以弹性为主;在阶段Ⅱ,耗散能转化速率增加程度较高,岩样变形以塑性为主。研究结果对控制岩石变形和破坏具有指导意义。