铜基粉末冶金(Cu-PM)摩擦材料冲击破坏机理研究

研究了铜基粉末冶金摩擦材料在准一维应变和一维应变下的冲击破坏机理 ,对该材料在被动围压准一维应变和一维应变情况在分离式Hopkinson压杆 (SHPB)上做了 1 0 2 ～ 1 0 3 /s应变率范围内的冲击试验 ,试样尺寸为 :1 2× 6 ,弹速范围为 4～ 1 6m/s,通过试验得到了该材料的两种动态应力应变曲线 ,发现一维应变时 :(1 )该材料有应变率弱化效应。通过对试验后的样品进行微观组织分析 ,在冲击载荷下材料在短时间内大量吸能使承载能力下降 ,同时伴随硬质颗粒破碎 ,但没发现绝热剪切现象。 (2 )材料的初始裂纹和孔隙在冲击时形成大范围的多源裂纹及孔洞分布群并迅速扩展 ;失效模式为冲击脆性破坏。在准一维应变时 ,同样应变率下 ,该材料有应变率强化效应 ,反映出良好的金属合金性能 ,与静态下有相似之处。从电镜扫描图片看 ,材料在准一维应变下的密实性提高 ,裂纹的扩展缓慢。     

高应变率下Cu-P/M摩擦材料正向和反向应变率效应

研究了冲击载荷下铜基粉末冶金(Cu P/M)摩擦材料不同的应变率效应。试验在分离式Hopkinson压杆 (SHPB)上完成。应变率范围为:102/s～103/s。通过试验得到了该材料的动态应力应变曲线,发现该材料在应变率 1000/s以下,表现为应变率强化效应;在应变率1000/s以上,表现为应变率弱化效应。也就是说,应变率1000/s是 该材料的临界应变率。为了与静态时的情况比较,在MTS试验机上又做了10-4/s～10-3/s应变率范围内的准静态 实验。比较动静态试验结果,发现动态时的屈服极限大于静态的;而屈服后的应变硬化率是静态大于动态的。通过 对样品进行微观组织分析,发现在压制烧结时有硬质颗粒破碎。在冲击载荷下材料内部的损伤演化形成大范围的 多源裂纹及孔洞分布群导致裂纹迅速扩展,同时伴随硬质颗粒破碎。     

铜基粉末冶金多孔材料在高应变率下的力学性能及本构关系

通过实验得出铜基粉末冶金摩擦材料在高应变率下的应力应变曲线，建立该材料的本构模型。在分离式Hopkinson压杆(SHPB)上进行了该材料在10^2/s-10^3/s应变率范围内的冲击试验，弹速范围为4m／s-15m／s，在透射杆上采用半导体应变计技术；在MTS实验机上做了该材料在10^-4s/10^-3/s应变率范围内的准静态实验，分别在应变为0．005、0．01、0．02、0．035时卸载再加载，以验证该材料的粘弹塑性特征。通过分析动态和静态实验曲线，发现该材料在应变率300/s和准静态时有应变硬化效应，但在500/s以上却反映出应变软化效应，得出该材料为含损伤非线性粘弹塑性材料，故提出用适应于脆性材料的粘弹塑性模型和粘塑性项的组合本构模型来拟合该材料应变弱化段的本构方程。所得结果可推广应用于类似烧结合金的材料。     

土的动态性能实验研究

本文采用分离式Hopkinson压杆来研究土壤在冲击荷载下的动态力学性能，为进行土的数值模拟提供必要的参数。原料采用当地的粘性红土，用特制的模具通过相同工艺制作成质量相同的试样，分别在三个不同的应变率下对其进行了三组冲击加载试验，通过对实验数据的分析，可以得出：实验所用土体材料具有明显的应变率效应，随着应变率的增大，应力和应变显著提高。     

硬质聚氨酯泡沫塑料的应变率效应研究

利用直径37 mm口径分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson pressure bar,SHPB)对硬质聚氨酯泡沫塑料(Rigid polyurethane foam,RPUF)开展了应变率范围为1000～2300s-1的动态压缩试验,试验结果表明RPUF材料具有明显的应变率效应。将RPUF材料视为不含应变率效应的理想弹塑性模型,并利用有限元软件ABAQUS开展RPUF材料SHPB试验的数值模拟,仿真结果表明RPUF材料的动态屈服强度随着应变率的增加而明显增大,横向惯性效应对试验结果的影响不可忽略。接着开展了RPUF材料的三轴围压(1 MPa、2 MPa、5 MPa和10 MPa)试验,试验结果表明,RPUF材料的屈服强度和静水压呈线性关系,因此研究RPUF材料应变率效应时需要考虑材料本身静水压效应对其的影响。为了获取RPUF材料的实际应变率效应,基于SHPB和三轴围压的试验数据提出一种含静水压效应和应变率效应的本构模型,并将其应用于RPUF材料的SHPB数值模拟中,该方法虽然消除了材料静水压效应对试验结果的影响,但仿真结果仍比试验值偏大,这是因为横向惯性效应对试验的影响并...     

Ti-6Al-4V动态力学性能与本构关系研究

采用分离式霍普金森压杆装置(SHPB)对钛合金(Ti-6Al-4V)进行动态压缩试验，获得不同温度和应变率的真实应力—应变曲线，分析了钛合金在应变率2000/s～10000/s、温度20℃～800℃范围内的动态力学性能，通过试验数据拟合得到Johnson-Cook(J-C)本构方程。试验研究结果表明，常温(20℃)条件下Ti-6Al-4V具有明显的应变和应变率强化效应，同时应变和应变率强化效应逐渐减弱，800℃时几乎没有应变和应变率强化效应；随着温度的提高，不同应变率的应力均近似线性下降，表现出明显的热软化效应；在应变硬化和热软化耦合作用下，试样剪切区产生绝热剪切破坏；所得的J-C本构模型较好地拟合了真实应力应变值及变化趋势。     

GH2132高温高应变率下力学性能分析与Johnson-Cook本构模型的建立

对铁基高温合金GH2132进行了准静态压缩试验和分离式霍普金森压杆(SHPB)试验,获得了该材料在不同温度和应变率下的应力应变曲线,分析了其力学行为.GH2132在准静态压缩过程中出现加工硬化且没有明显的屈服阶段.在SHPB试验中,GH2132有明显的温度软化效应,当应变率在4000～8000 s-1之间时表现出应变率...     

土的动态性能实验研究

本文采用分离式Hopkinson压杆来研究土壤在冲击荷载下的动态力学性能,为进行土的数值模拟提供必要的参数.原料采用当地的粘性红土,用特制的模具通过相同工艺制作成质量相同的试样,分别在三个不同的应变率下对其进行了三组冲击加载试验,通过对实验数据的分析,可以得出:实验所用土体材料具有明显的应变率效应,随着应变率的增大,应力和应变显著提高.     

镁合金冲击性能研究

采用Hopkinson研究镁合金(MB15)高应变速率(冲击)下的变形和破坏形式，以寻求提高镁合金的抗冲击性能的措施。通过对不同应变速率下压杆实验研究，建立镁合金在高应变速率下动态性能与冲击速度的关系，并分析其形成的原因。结果表明，MB15在冲击状态下动态屈服强度的提高是由于形成很细小的孪晶，有明显的晶界。变形量达到22％，表明研究镁合金有良好的抗冲击性。     

超声疲劳试验方法在铸铝疲劳试验中的应用

应用20kHz频率下的超声疲劳设备完成亿周次疲劳试验，获得铸铝AS5U3G-Y35超高周疲劳特性。通过20kHz频率下的超声疲劳试验和35Hz频率下的常规试验，完成10^4～10^10周的S-N曲线。试验结果表明，在10^7周以上试件仍会发生疲劳断裂。在10^7～10^10周之间，当应力比R=-1时，疲劳强度随循环数的增加而下降；当应力比r=0．1时，在循环数超过10^8周时，疲劳强度不再下降，S-N曲线出现平台。比较20kHz和35Hz两种频率下的试验结果，在10^4～10^7周之间没有明显差别，即铸铝AS5U3G-Y35在超声疲劳试验中不存在频率效应。扫描电镜观察试件疲劳断裂面发现材料中分布许多小的缩孔，而且大多数试件的疲劳破坏都发生在试件表面或接近表面的缩孔处。