780 MPa级CSP短流程双相钢动态性能本构模型

目的研究780 MPa级的短流程双相钢动态本构关系,建立能够准确描述材料的应变率敏感特性的本构模型。方法利用Zwick动态拉伸试验机和高速摄像应变测量系统,对该材料进行不同应变速率的拉伸试验,速率分别为0.001,0.01,0.1,1,10,100,500 s~(-1)。结果该材料具有明显的应变率效应,即强度随着应变率的升高而增加。基于Johnson-Cook、Zerilli-Armstrong和Khan-Huang模型对试验结果进行拟合,拟合优度分别为0.9736,0.9765,0.8926,对Khan-Huang模型进行修正后的拟合优度为0.9827。结论 JC和ZA模型可以直接准确表征材料本构关系,而KH模型需要修正后才能准确描述材料在高应变率下的本构关系。     

应变速率对AZ91D镁合金力学行为影响

本文通过静态拉伸试验机和高应变速率冲击拉伸试验装置,对AZ91D压铸镁合金分别进行了不同应变率下(10-4、10-2、300和1400s-1)拉伸力学性能的试验,获得了各应变速率下完整的应力-应变曲线.并通过扫描电镜对其拉伸断口进行分析.试验结果表明,其屈服应力(σs)、拉伸强度(σb)随着应变速率的增加而增加,失稳应变(εb)则随着应变速率的增加而有所减小;而弹性模量则对应变率不敏感.采用John-son-Cook材料模型描述AZ91D镁合金应变速率相关的应力应变本构模型,其拟合结果和实验结果基本相吻合.扫描电镜断口分析结果表明,动态和静态的断裂方式基本相同,都是以准解理断裂特征为主,局部区域伴有解理断裂;存在典型的缩松断裂形貌.     

应力三轴度和应变率对6063铝合金力学性能的影响及材料表征

对6063铝合金试样在不同应力三轴度和不同应变率下进行拉伸试验,得到了该合金在这两种情况下的力学性能.研究结果表明:随着应力三轴度的减小,材料的等效弹性模量、等效屈服应力减小,但等效断裂应变增大;随着应变率逐渐增大,材料的屈服强度和断裂强度略有增大;断裂应变明显减小;抗拉强度基本不变.Johnson-cook本构模型及其断裂应变模型可以用来描述6063铝合金在不同三轴应力度和不同应变率下的本构及失效关系.通过材料表征,得出了Johnson-cook本构模型及其断裂应变模型中各个参数,为有限元(ABAQUS)模拟提供帮助.     

基于Sherwood–Frost模型构建聚乙烯泡沫拉伸本构

目的 研究聚乙烯泡沫的拉伸力学性能,并构建聚乙烯泡沫的拉伸本构模型。方法 利用万能材料试验机对不同密度的聚乙烯泡沫进行不同拉伸速率的单轴拉伸实验,得到聚乙烯泡沫的拉伸应力–应变曲线;在Sherwood–Frost唯象本构模型框架的基础上,构建将密度和应变耦合的密度项,以及将应变率、应变和密度耦合的应变率项的拉伸本构模型。结果 聚乙烯泡沫在断裂前的拉伸力学特性为非线性弹性,表现出明显的应变率强化效应,现有的密度项和应变率项与实验数据的拟合精度较低,最大平均误差分别可达11.76%、7.90%。新构建的密度项和应变率项与实验数据拟合精度较好,最大平均误差分别为1.17%、1.92%。结论 新构建的拉伸本构模型能够更精确地描述聚乙烯泡沫单轴拉伸的应力应变关系,为聚乙烯泡沫的综合力学性能的进一步研究提供参考。     

应变速率对Al-Zn-Mg合金室温拉伸性能的影响

研究了应变速率对Al-Zn-Mg合金室温拉伸性能的影响。结果表明,随着试验过程中应变速率的增加,Al-Zn-Mg合金的极限抗拉强度(R_m)略有增加,屈服强度(RP0.2)明显上升,伸长率(A%)显著下降。断口显微分析表明,在应变速率较低时,Al-Zn-Mg合金材料的断口中韧窝组织较多,主要以韧性断裂为主;随着应变速率不断增加,表现出韧性断裂和脆性断裂。金相显微分析表明,随着应变速率的增加,断口的纵剖面晶粒伸长减少,并出现一些细小的析出相。此外,基于Fields-Backofen本构方程模型,定量分析计算了应变速率对Al-Zn-Mg合金拉伸性能的影响。     

纸浆模塑材料本构方程拟合的改进

对描述纸浆模塑材料经验型本构关系的拟合方程进行了改进,给出一种新的本构关系拟合方程,根据不同密度的材料在不同加载速率下的压缩实验数据,对该模型中的相关待定系数进行了拟合。验证结果表明,提出的本构方程能较好地反映材料的应力-应变关系。     

玻纤增强聚丙烯复合材料的应变率敏感特性

采用层合热压实验法将玻璃纤维基毡与聚丙烯薄膜复合制成不同玻纤含量的玻纤增强聚丙烯(GF/PP)复合板材,在不同的加载速率下进行拉伸测试,研究GF/PP复合材料的应变率敏感特性,分析Burgers模型对该材料本构关系拟合预测的可行性。结果表明:GF/PP复合材料在低应变率范围内对应变率是敏感的,随应变率的增加,其断裂应力和抗拉强度增大;随玻璃纤维含量的增加,其所对应的应变率效应反而有所下降。同时,Burgers模型能够有效地拟合预测出该材料的拉伸应力-应变曲线,与实验曲线相比,进一步验证了GF/PP复合材料的应变率敏感特性及其变化趋势。     

高密度聚乙烯材料在大变形条件下的数值模拟研究

针对高密度聚乙烯(HDPE)在大变形条件下有限元模型不易收敛、本构关系较为复杂的问题,对HDPE片材进行了单轴拉伸试验和数值模拟研究。通过对比试验结果和模型计算结果发现:非线性粘弹性本构模型与小变形条件下HDPE的单轴拉伸试验结果较为吻合,但与大变形条件下的试验结果相差较大;而Kwon模型的计算结果与大变形和小变形条件下的试验结果均较为吻合。同时,对Kwon模型的参数选择进行了优化,得到了100mm/min和150 mm/min拉伸速率下的优化参数,对大变形下片材的数值模拟具有较好的参考价值。此外,通过对条带单元的应力应变分析,可知HDPE条带在单轴拉伸下的应力应变呈不均匀分布,中心点区域是片材最大应力应变的集中点,这也解释了HDPE条带断裂多出现在中心区域的原因。     

三元乙丙基固体推进剂包覆层拉伸性能影响因素研究

采用静态单轴拉伸手段,研究了不同试验温度(-40℃、20℃、50℃)、相同拉伸速率(500mm/min)以及相同试验温度(-40℃)、不同拉伸速率(50mm/min、100mm/min、500mm/min)对三元乙丙橡胶类包覆层拉伸应力应变性能的影响。研究结果表明:同一拉伸速率(500mm/min),-40℃试验温度,材料发生脆性断裂,20℃、50℃试验温度,材料均发生屈服、高弹形变直至断裂;随着温度的升高,拉伸强度降低,拉断伸长率增加;同一试验温度(-40℃),拉伸速率为500mm/min时,材料发生脆性断裂,拉伸速率为50mm/min和100mm/min时,材料发生弹性形变。结合GJB770B-2005方法413.1,选用100mm/min的拉伸速率比较适合。     

循环荷载下奥氏体型和双相型不锈钢材料本构关系研究

为研究循环荷载下不锈钢材料的本构关系,对奥氏体型S30408不锈钢和双相型S220503不锈钢材料进行了单调拉伸和大应变超低周循环加载试验。采用三种常用的单调拉伸本构模型对所得应力-应变曲线进行拟合,得到相应单调荷载下材料本构参数;采用Ramberg-Osgood本构模型对循环骨架曲线进行拟合,得到材料循环强化参数;利用Chaboche塑性本构模型,标定了两种材料的循环本构参数。结果表明:在单调拉伸荷载下,G-R-O本构模型更适用于拟合不锈钢材料的单调拉伸本构;在循环荷载下,不锈钢材料滞回曲线饱满,且随着应变增大,两种材料在加载后期均表现出了明显的循环强化现象;Ramberg-Osgood本构模型对骨架曲线拟合较好,有限元计算结果和试验滞回曲线吻合度高;表明该文标定出的强化参数、循环本构参数可用于结构体系地震响应分析之中,为准确分析不锈钢结构在地震作用下的受力性能提供参考。     

应变率对T300/Al(L2)复合丝拉伸性能的影响

利用MTS810试验机和自行研制的冲击拉伸试验装置对T300／Al复合丝实施了不同应变率下的拉伸试验,获得了材料从0．001s^-1到1300s^-1应变率范围内完整的应力应变曲线。结果表明：T300／Al是一种应变率敏感复合材料,随着应变率的提高,材料的拉伸强度、失稳应变均相应提高,具有明显的应变率强化效应和动态韧性现象,这主要是由铝基体的应变率强化效应和应变率历史效应引起的。根据材料在不同应变率下的试验结果以及对其不同变形阶段机理的分析,提出了弹塑性复合丝束模型,并由此建立了相应的应变率相关的一维统计损伤本构方程,模型拟合结果与试验结果一致。     

超高压杀菌处理对包装材料稳定性的影响

在超高压条件下对PET/AL/PE和PET/VMPET 2种塑料薄膜进行处理,测定不同压强及保压时间对材料拉伸强度、断裂伸长率、热封性能及阻隔性能的影响。结果表明:超高压对2种材料拉伸强度及断裂伸长率均未表现出显著影响,但对PET/VMPET/PE材料的热封强度影响显著;在500 MPa压强下保压时间对2种材料的透湿性能影响显著。     

Temperature and strain rate dependent constitutive model of TRIP steels for low-temperature applications

The aim of this study was to develop a constitutive model that takes into consideration the strain rate and temperature dependent characteristics of TRIP steels, in conjunction with a damage mechanics approach. The martensitic-transformation-induced strain hardening of type 300 series austenitic stainless steels at low temperature is a remarkable phenomenon. From a mechanical point of view, the temperature and strain rate play critical roles in such material nonlinearities. A series of tensile tests for 304L ASS, which is representative of TRIP steels and cryogenic materials, were conducted at various temperatures and strain rates. The experimental results revealed nonlinear material characteristics of TRIP at low temperature and were simulated by the proposed numerical model. A strain-induced martensitic transformation model was implemented in a unified viscoplastic constitutive equation. The damage evolution equation was also incorporated into the proposed constitutive model to simulate material degradation. Using a series of finite element analyses, quantitative verification of the proposed numerical technique was carried out by comparing the experimental and numerical results.     

碳/环氧树脂复合材料应变率效应的实验研究

选择两种铺设方式( _S和 _S)的T300/Epoxy(炭纤维/环氧树脂)层合板, 利用MTS试验机以及Hopkinson拉伸杆分别对其进行了准静态拉伸试验(应变率为10-5~10-4 s-1)、 中应变率拉伸试验(应变率为100 ~101s-1)和高速冲击拉伸试验(应变率为102~104s-1)。静态、 动态实验的试件形状及尺寸均相同。获得了不同应变率加载条件下T300/Epoxy的应力-应变曲线。基于所获得的应力-应变曲线, 讨论了应变率对炭纤维增强复合材料力学性能的影响。研究结果表明: 复合材料T300/Epoxy是应变率相关的材料; 层合板的铺设方向对其应变率效应有着显著的影响; 随着应变率的增加, 材料的强度及弹性模量有较大程度的提高, 但破坏应变有所降低。通过对试验结果的数据拟合, 提出了材料应变率相关的动态本构模型。      

二维C/SiC复合材料准静态和动态拉伸力学性能

采用分离式Hopkinson拉杆装置和电子万能试验机研究了二维C/SiC复合材料在4种应变率（0.001、0.010、90.000和350.000 s-1）下的拉伸力学性能,计算并验证了动态试验中的应力平衡状态;采用SEM分析了复合材料在不同应变率下的破坏断口和失效机制;建立了复合材料包含损伤和应变率相关的本构方程。结果表明:二维C/SiC复合材料的应力-应变曲线都表现出非线性的特征。随着应变率的增加,二维C/SiC复合材料的拉伸强度从204 MPa增加到270 MPa,增加了33%,这表明复合材料的拉伸强度具有较强的应变率敏感性。复合材料在准静态和动态加载下表现出不同的破坏模式是由材料内部界面行为的应变率效应造成的。      

工艺参数对聚甲醛微注塑制品力学性能的影响机理EI北大核心CSCD

基于单因素实验,研究工艺参数对不同厚度聚甲醛(POM)微注塑制品屈服应力、弹性模量、断裂强度和断裂伸长率等力学性能指标的影响,并基于制品形态结构分析工艺参数对制品力学性能的影响机理。实验结果表明,随着注射速度的增大,1.0mm厚微制品的皮层厚度减小,过渡层厚度增加,结晶度增大,综合效应使得屈服应力、断裂强度和弹性模量增大,断裂伸长率减小;0.2mm厚微制品的皮层厚度占主导地位,其力学性能是由皮层的力学性能决定,皮层厚度先增大后减小使得屈服应力、断裂强度和弹性模量先增大后减小,断裂伸长率先减小后增大。随着熔体温度的升高,1.0mm厚微制品的分子链取向度减小,皮层厚度减小,收缩量增大,使得屈服应力、断裂强度和弹性模量减小,断裂伸长率增大;而0.2mm厚微制品的皮层减小,但过渡层增加,结晶度增大,且补料更充分,综合作用使得屈服应力、断裂强度和弹性模量增大,断裂伸长率减小。随着模具温度的升高,1.0mm厚微制品的皮层比例减小,结晶度增大,结晶度影响占主导,使得屈服应力、断裂强度和弹性模量逐渐增大,断裂伸长率减小;而0.2mm厚微制品的皮层厚度占主导,皮层厚度明显减小使得屈服应力、断裂强度和弹性模量减小,断裂伸长率增大。     

加载速率对FRP粘接修理铝板结构力学性能的影响

通过FRP修复金属结构在不同加载速率下的拉伸试验,研究了树脂组成和纤维布种类对加载速率效应的影响,分析了修复结构的破坏模式、载荷-位移关系、抗拉强度、弹性模量和断裂延伸率随加载速率的变化关系。同时,从树脂和复合材料的角度对不同加载速率下修复结构力学性能的变化进行了初步探讨。结果表明:低加载速率下,修复结构的抗拉强度和断裂延伸率随加载速率增加而增大,修复结构更多地表现出韧性材料的特点;当加载速率较大时,修复结构的抗拉强度和断裂延伸率变化不大且有所下降,加载速率效用也逐渐减弱。同时,修复结构的非线性区域逐渐向高载荷、低应变区域移动,表现出较为刚性的特点,弹性模量则始终变化不大。     

低合金汽车结构钢动态响应模型研究

目的 研究低合金汽车结构钢不同应变速率下的动态响应行为,并提供一种简单准确的动态增长因子的预测方法,为内高压成形工艺提供参考.方法 进行高应变速率拉伸(动态拉伸)实验,并用高速摄像机和扫描电子显微镜对材料的拉伸行为和断口形貌进行表征,利用实验数据建立一系列结构钢的动态响应模型,研究不同应变速率下的响应特性.结果 随着应变速率的不断增大,应力-应变曲线出现周期性波动衰减,通过模型分析,发现在高应变速率下材料变形具有两阶段特征,与应力波传播的往返次数特征相似.结论 与Cowper-Symonds(C-S)模型拟合结果对比发现,所提出的两段式模型得到的实际结构钢屈服强度动态增长因子拟合度更高,可更好地对材料屈服强度进行预测.在实际内高压成形过程中应保证应变速率不宜过高,避免因应变速率过高导致的不均匀变形,影响材料成形质量.