7050铝合金拉扭破坏的力学及声发射特征试验

搭建了金属拉伸-扭转力学及声发射特征测试系统,通过电子拉扭试验机及声发射信号检测仪对试件进行了不同加载速率下的拉伸-扭转组合破坏试验。同步采集加载过程中的力学特征及声发射特征信号,得到了试件在相应加载速率下的轴力-轴向位移曲线、扭矩-扭转角曲线、声发射振铃计数及能量等参数的时间历程曲线。基于应力状态理论推导出铝合金拉扭组合下的最大拉应力及最大切应力,实测了试件破坏面与横截面的夹角,实测结果与理论吻合度高。拉扭作用下铝合金试件的声发射能量释放形式主要表现为孤震型,加载速率越小,试件断裂所需时间越长,声发射幅度值也越小。     

高延性水泥基复合材料单轴拉伸本构关系（英文）

为了建立高延性水泥基复合材料(HDCC)在单轴拉伸荷载作用下的本构关系,指导HDCC的结构设计,在分析与总结现有单轴拉伸本构关系的基础上,基于理想弹塑性线性强化模型,以名义初裂点和名义最大应力点为控制点,提出了HDCC单轴拉伸双线性本构方程,结合5组HDCC单轴拉伸应力-应变曲线,进行了拉伸本构方程的应用示范与控制点关键参数的分析比较.结果表明:所提出的本构方程克服了现有模型在计算承载力时富余度不足或过高的问题;实测最大应力值大于名义值,两者之比为1.08～1.22;通过应变硬化阶段曲线的谷值点拟合直线所得到的软化点拉伸应变值大于或等于实测最大应力点的拉伸应变值,两者的比值为1.00～1.19.     

3种疲劳裂纹扩展速率模型比较

Paris模型、Walker模型和Forman模型是常用的3种疲劳裂纹扩展速率模型,为比较3种模型在不同应力比下,拟合疲劳裂纹稳定扩展阶段速率的异同,采用标准紧凑拉伸试样进行疲劳裂纹扩展速率试验,由试验数据拟合得到3种模型公式的参数,并进行对比分析。结果表明,3种模型拟合精度均随应力比增大逐渐降低;对于单一应力比下的疲劳裂纹扩展,3种模型均具有较好的精度,但对于不同应力比下的疲劳裂纹扩展,Walker模型的拟合结果随应力比增大略有失真;而Forman模型的拟合结果随应力比增大有较大失真。     

混掺精细钢纤维/PVA纤维水泥基复合材料单轴拉伸试验及本构关系

为了研究精细钢纤维与聚乙烯醇(polyvinyl alcohol, PVA)纤维掺量对纤维水泥基复合材料抗拉力学性能的影响,进行了4组12个精细钢纤维/PVA纤维混杂水泥基材料试件的单轴抗拉试验,测得其应力-应变曲线及相关抗拉力学性能指标。试验和分析结果表明,含0.8%精细钢纤维试件的初裂强度为3.70 MPa,峰值强度为4.16 MPa,分别略低于最大值4.44 MPa与4.86 MPa,但峰值应变为最大值0.858%,材料韧性优于其他试件。过多的精细钢纤维不利于纤维发挥其增韧作用。基于试验数据建立了适用于混掺精细钢纤维/PVA纤维水泥基材料的单轴拉伸应力应变本构模型,模型拟合结果与试验曲线吻合良好。     

45钢绝热剪切变形数值模拟

采用Ansys／Lsdyna对SHPB加载条件下不同热处理状态的45钢进行了2D数值模拟,数值重现了帽型试样高应变条件下的绝热剪切变形历程。计算中采用二维轴对称应变条件下的两种网格模型,材料本构方程采用热粘塑性Johnson-Cook本构关系,基于应力塌陷绝热剪切形成判据和等效应力-时间曲线分析了绝热剪切变形规律。计算结果表明,绝热剪切敏感性与加载速率和材料的组织结构密切相关。     

高强箍筋约束混凝土的应力应变模型修正研究

为了确定可靠的高强箍筋约束混凝土应力-应变曲线关系,基于试件约束混凝土应力-应变曲线的特征,采用约束混凝土的应力-应变模型对试件进行计算,并将理论模型与试验曲线进行比较。在Razvi and Saatcioglu(1999)模型的基础上进行了修正,结果显示修正后的模型计算结果能够较好地反映试件的特征。研究结果可为高强箍筋约束混凝土构件的应用提供理论参考。     

脆性材料单轴压缩力学特性的加载速率效应

利用电子材料试验机及岩石三轴试验机对铸铁、煤、砂岩3种脆性材料进行了不同加载速率下的单轴压缩试验,得到了它们的应力-应变曲线及抗压强度与压缩率随加载速率的变化曲线。研究结果表明:①3种脆性材料的抗压强度随加载速率的变化趋势各不相同。随着加载速率的增加,铸铁的抗压强度先减小后增加,煤样的抗压强度先增加后减小,而砂岩的抗压强度则持续减小。②随着加载速率的增加,铸铁、煤的抗压强度与各自的压缩率有相同的变化趋势。③铸铁的抗压强度是煤样的近15倍,而煤样的最大压缩率是铸铁的近28倍。     

直升机桨叶根部材料全范围裂纹扩展速率测定与数据处理

直升机结构设计的损伤容限分析,需要使用材料疲劳裂纹扩展速率曲线性能。在总结传统疲劳裂纹扩展曲线的基础上,本文讨论了四参数全范围da/dt曲线公式。根据断裂性能测试标准,分别实验测试了直升机桨叶根部材料断裂韧性K1C,3个应力比下的裂纹扩展门槛值ΔKth和裂纹扩展速率da/dt;然后,利用多元线性回归法对试验数据进行了曲线拟合,分别得到了断裂等寿命曲线和四参数全范围da/dt曲线公式的参数估计式;最后,将此公式运用于不同应力比下的裂纹扩展速率试验数据,拟合得到该材料四参数全范围da/dt曲线公式。     

大骨料混凝土在双轴压应力状态下的变形和强度试验研究

利用大连理工大学自行研制改造的液压伺服静、动态三轴试验系统对不同骨料级配和尺寸的混凝土试件在双向压荷载作用下的变形和强度特性进行了试验研究.试验所用试件有3种:采用大坝原级配最大骨料粒径为80 mm的立方体试件以及相应的湿筛混凝土试件,尺寸分别为250mm×250mm×250 mm,150 mm×150 mm×150 mm和100 mm×100 mm×100 mm.试验过程中,测得了所有试件两个加载方向的应力和应变,以及未加载方向上的侧向变形,并根据试验结果,系统地探讨了不同级配混凝土的双轴抗压强度、极限变形、应力-应变曲线以及破坏形态的变化规律,发现大骨料混凝土在双轴压作用下的极限强度和变形能力要比相应的湿筛小骨料混凝土提高的更多,最后分别在主应力空间和主应变空间建立了不同级配混凝土的破坏准则,这为水工大体积混凝土按多轴强度理论进行设计提供了试验依据.     

AZ91D变形镁合金板温热拉伸性能研究

在应变速率为10-3～10-1S-1、温度为150℃～400℃的条件下,在万能试验机上对AZ91D镁合金板材进行了在线加热拉伸试验,获得了各成形条件下0°、45°、90°三个方向的应力应变曲线。试验结果表明,当拉伸温度增加或拉伸速率降低时,板料的屈服强度和抗拉强度降低,而其塑性变形能力提高;板材具有明显的各向异性,45°方向塑性变形能力最高,90°方向时最低。     

斜拉桥盖板与桥面连接疲劳性能数值模拟研究

为了研究下弦盖板与桥面不等厚对接交叉焊缝构造的疲劳性能,进行了疲劳试件理论计算和静载试验分析。采用有限元软件ANSYS建立数值仿真模型,并对试件在荷载和约束情况下进行了应力集中分析;考虑螺栓预紧力的影响,确定试件的破坏点、最大应力、名义应力和应力集中系数。结果表明:该构件经过疲劳试验后,有限元分析值与实际试件疲劳试验结果有较好的一致性;该构件的疲劳性能满足工程要求。     

纤维-钢筋混凝土剪力墙结构拟静力试验及分析

为探究核电工程中玄武岩纤维-钢筋混凝土剪力墙在地震作用下的抗震性能,对玄武岩纤维-钢筋混凝土剪力墙进行拟静力试验,并采用ABAQUS非线性有限元分析软件建立其三维有限元模型,将试验结果与数值模拟结果对比。结果表明:数值模拟剪力墙中钢筋笼和混凝土的应力变化过程与试验观察的基本一致;数值模拟所得滞回曲线虽与试验所得存在少许差异,但曲线基本吻合,表明所建玄武岩纤维-钢筋混凝土剪力墙模型可以较好反映试件在拟静力加载条件下的抗震性能。     

复杂应力下充填体破坏能耗试验研究

应用先进的MTS和INSTRON刚性伺服试验机对不同灰砂比的充填体进行了常规三轴、无侧限单轴动态、静态抗压强度试验,测得了各种相关力学参数,得到了对应的荷载-位移和应力-应变全曲线,根据所得试验力学参数和压缩试验的性质,将单个试件、单位体积、单位质量的破坏能耗作为考查指标,计算了三轴和单轴抗压动态、静态加载方式下的破坏能耗,计算过程中消除了负位移产生的不利影响,通过统计回归建立和分析了围压与能耗的函数关系和不同情况下破坏能耗的变化及规律,对矿山顺利回采矿柱、维护采场及巷道顶板稳定、控制地压、防止地表塌陷、环境保护等具有现实意义.     

HRM2/HF10A碳纤维增强环氧树脂基复合材料层压板弯曲性能实验

为了考察国产碳纤维增强聚合物基复合材料层合板的弯曲性能数据和试件弯曲破坏模式,根据ASTM D7264 3点弯曲试验标准进行了弯曲性能的实验研究。利用置于试件跨中底部的千分表测得试件在不同试验阶段的挠度值,进而计算得到相关应力应变数值。试件呈线性脆性破坏的特征,无明显的塑性区。试件正面受压应力作用产生局部微屈曲和微裂纹并向厚度方向延伸,反面受拉应力作用产生分层。实验结果不仅得到了相应的弯曲性能数据和弯曲破坏模式,为进一步改进国产复合材料的设计及工艺水平提供了实验依据,同时也可用于同类型复合材料相关力学性能的对比研究。     

高温微米球压痕测试装置的设计与应用

为了将“双碳”理念融入实验教学,搭建了高温微米球压痕测试装置。该测试装置包括常温压痕测试模块、加热温控系统、隔热结构3个部分,可实现室温至300℃下的压痕测试。通过温控系统加热升温并保持温度恒定后,多次加卸载循环下获得相应温度的压入载荷-位移曲线,利用计算软件拟合得到应力-应变曲线并计算屈服强度及抗拉强度,实现与常规高温拉伸实验的关联。在对Q345钢块状试样进行室温至300℃下的测试后,获得了相应的屈服强度与抗拉强度,与标准拉伸曲线进行对比,误差均在合理范围内。     

多轴比例加载下薄壁管的弹塑性有限元分析

对薄壁管光滑件进行多轴恒幅比例加载疲劳试验,并运用弹塑性有限元法对该加载条件下的薄壁管进行分析和计算,材料弹塑性特性由von Mises屈服准则和多线性随动硬化准则来描述。结果表明,用有限元法计算的试件应力应变值与试验结果吻合。     

随机取向短纤维复合材料的拉伸强度(英文)

以茅人杰提出的单向短纤维复合材料的模型为基础,得出单向短纤维复合材料轴向拉伸强度的计算方法．考虑到单向短纤维复合材料的横向拉伸强度、面内剪切强度,利用两对坐标轴间应力转换关系,导出单向纤维复合材料受任意方向拉伸时的应力;由无规高聚物材料分子链主轴和取向方向间夹角θ＝５４°４４′,利用一等价关系,最后导出随机取向短纤维复合材料的拉伸强度表达式．     

一种轻型商用车驾驶室结构有限元分析

针对某轻型商用车驾驶室的振动和结构安全等问题,采用了CAE技术进行计算分析。首先建立了驾驶室有限元模型并进行了结构模态分析,计算得到驾驶室的各阶模态和振动特性,为驾驶室结构改进提供参考,避免驾驶室在外在激烈震动下产生共振。运用了MSC.NASTRAN软件对驾驶室在静态弯曲工况和静态扭转工况下的强度和刚度进行分析计算,得到驾驶室在弯曲工况和扭转工况下的刚度值和最大应力值,最后得出驾驶室不会发生破坏的结论,同时找出了驾驶室在弯曲和扭转工况下的应力集中区域,为驾驶室结构的进一步优化提供了参考。     

CFRP约束现役混凝土应力-应变对比分析

在模拟不同现役混凝土棱柱体柱情形下,测得CFRP约束预压混凝土棱柱体试件的应力-应变曲线,并对其进行分析;与此同时还得到未约束混凝土试件、CFRP约束混凝土试件两类对比试件的应力-应变曲线,并将后者与前者进行对比分析,为实际工程加固提供试验依据。     

沥青混凝土心墙坝应力-应变分析

沥青心墙坝堆石坝应用广泛,筑坝材料主要有沥青心墙、堆石、砂砾石等,材料的应力-应变关系为非线性关系。建立坝体的三维模型,采用分级加载方式模拟坝体填筑过程,使模型单元和材料性质随时间改变,较好地计算了坝体的应力和应变。