Investigation on experimental method of low-impedance materials using modified Hopkinson pressure bar

To increase the detectability of split Hopkinson pressure bar (SHPB) of low-impedance materials, modifications were conducted on traditional SHPB apparatus with a PMMA tube to output transmitted signal, and weak signals were further amplified by semiconductor strain gauges. Experiments on soft rubbers and cushioning foam materials were carried out. In order to analyze the accuracy of the experimental results, the stress equilibrium issues involved in the assumptions of SHPB were investigated. First, by way of re-constructing loading process of incident wave, the stress-strain curve was obtained, along with the stress equilibrium ratio of specimen. Secondly, the influences on the accuracy of stress-strain curves were investigated through the elastic modulus comparisons. And the results illustrate that the bilinear incident wave from experiments can ensure the stress equilibrium deformation of specimen after 2 normalized times, much sooner than ramp incident waves. Moreover, it even facilitates specimen deformation with a constant strain rate. The results confirm that the detectability of the modified SHPB can be down to tens kPa with enough accuracy level.     

颗粒形状、含量和基体特性对金属基复合材料压缩力学行为的影响

通过建立轴对称体胞模型,用数值分析手段研究了在变形速率范围10－4~105/s内,陶瓷颗粒增强铝合金复合材料的压缩塑性流变特征,讨论了不同颗粒形状(圆柱形和球形),不同颗粒体积含量(10％~50％)和不同铝合金基体(LC4、LY12CZ和7075)对金属基复合材料流动应力、应变率敏感性等的影响,构造了可以描述高应变率下金属基复合材料压缩行为的本构模型,并考虑了基体特性、颗粒形状、体积含量及应变率的影响,得出了与试验相吻合的结果。     

二维数字图像相关方法的拉伸实验误差分析

对数字图像相关(DIC)方法的拉伸实验误差进行了系统分析。通过刚体运动实验,从软件模拟计算和硬件两方面研究了DIC方法的实验误差,同时,根据成像原理,分析了离面位移对实验结果的影响。为了检验测试系统的测量精度,将DIC方法与多晶铜试样拉伸实验相结合,比较了不同实验条件下DIC方法与应变片测量的结果,分析认为测量误差主要来源于摄像机噪声及离面位移。鉴于这两种误差难以消除,探索了一种误差修正方法,对系统误差进行修正并得到满意结果。     

焊缝结构微区材料力学性能研究

介绍三种对微区材料力学性能进行测试的方法,微拉伸试验、微剪切试验和维氏硬度试验,并分析其各自的优缺点。采用这三种方法对0Cr18Ni10Ti焊接接头不同区域材料进行力学性能测试,并对试验结果进行比较分析。研究指出,采用微小拉伸试样的微拉伸试验方法测定微区材料的力学性能更为准确可靠。     

超高速撞击作用下C/SiC薄板抗冲击特性研究

针对空天飞行器热防护系统抗冲击性能,基于已得实验结果对冲击载荷作用的平纹编织C/SiC复合材料薄板碎片云团结构定性建模及分析,获得C/Si C碎片云中特殊轴向柱状高能区。基于Autodyn正交各向异性材料模型推导材料参数并与实验对比,验证模型及参数的合理性。据C/SiC碎片云团特点选取弹丸剩余速度、碎片云轴向平均速度及分散角作为主要特征参数,并以球形Al弹丸薄板撞击模型为对象,对超高速撞击多种工况C/SiC面板的抗冲击性能进行规律分析及评估。     

2D-C/SiC复合材料低温动态Z向压缩性能

采用Hopkinson压杆试验装置,对2D-C/SiC复合材料进行了低温条件下的Z向动态压缩性能试验研究,低温条件通过控制酒精和液氮的配比系数得到,通过改变波形整形器几何尺寸的方法来实现恒应变率加载,以得到准确、可信的试验结果。试验结果表明: 由于复合材料内部含有大量初始微缺陷,2D-C/SiC复合材料在低温动态加载条件下呈现伪塑性行为,其破坏时并未表现出典型的脆性破坏,而是在应力达到压缩强度时出现了显著的应变软化现象,在经历了较大的变形后才最终破坏。随着温度的降低,复合材料的动态Z向压缩强度增加,但失效应变减小。2D-C/SiC复合材料在低温环境下,其内部纤维和基体之间界面结合力增强,同时强的界面结合力可以导致高的压缩强度。     

等径通道挤压铝在较宽温度和应变率下的单轴压缩行为(英文)

在较宽温度和应变率范围内,对等径通道挤压(ECAP)方法制备的超细晶铝进行单轴压缩试验,研究温度对流动应力、应变硬化率和应变率敏感性的影响。结果表明:ECAP铝与粗晶粒度铝相比,温度对其流动应力和应变率敏感性的影响更大,超细晶铝的温度敏感性较粗晶粒度铝弱。根据试验结果,估计了不同温度和应变率下的表观激活体积。ECAP铝在准静态应变率下,与林位错相互作用是主导的热激活机制,而粘曳在高应变率下起着更重要的作用。     

MEMS材料力学性能的测试方法

介绍国内外MEMS(micro-electro-mechanical system)材料力学性能的测试方法,包括纳米压痕法、薄膜打压法、梁弯曲试验、微拉曼光谱法、单轴拉伸法等.分析各种测试方法的优缺点、基本原理和最新进展.详细介绍单轴拉伸试验方法的试验原理、特点及发展现状, 在此基础上介绍作者们在MEMS材料单轴拉伸试验方面的阶段性研究成果,包括单轴拉伸试样设计、夹具设计、加载方法及应变测量技术等.试样和夹具的设计采用有限元方法模拟不同形状参数试样的拉伸试验过程,确定试样的外形和尺寸.应变测量采用的是激光干涉应变计法(interference strain /displacement gauge, ISDG),并用所研制的微小试样拉伸试验机,成功测得多晶铜薄膜材料的应力-应变曲线.     

多晶铜微小试样的ISDG试验

介绍了新近研制的用于测量微电子机械系统(MicroelectronicMechanicalSystem,MEMS)材料机械性能的单轴拉伸试验系统。拉伸试样的厚度只有200μm,试验段宽度为300μm,用有限元法模拟拉伸试验时试样的应力分布,分析试样几何形状参数对应力分布的影响并优化设计了试样,采用激光干涉应变计法测量试样应变,得到多晶铜试样的应力应变曲线。     

垂直晶界铜双晶的拉伸变形行为

利用数字图像相关法研究了垂直晶界铜双晶试样的拉伸变形行为,获得了拉伸过程中试样表面的全场变形分布。结果表明:试样整体变形呈"双颈缩"现象,试样表面的应变分布不均匀,晶界附近的应变水平低于晶粒内部的,试样总是在软取向的晶粒内首先发生塑性变形并断裂。借助扫描电镜(SEM)原位拉伸实验观察到在拉伸过程中滑移带不能穿过晶界。以上结果说明,铜双晶试样拉伸变形行为与组元晶粒的晶体取向和晶界的属性有关,软取向的晶粒更容易发生塑性变形,而大角度晶界在拉伸过程中具有强化效应,对晶粒的滑移变形有阻碍作用。