海绵橡胶非线性静动态力学特性和本构关系

针对海绵橡胶的物理特性展开了准静态单轴压缩实验和分离式Hopkinson压杆动态压缩实验,得到海绵橡胶材料的应力-应变曲线,并对材料的应变率效应及材料的变形和破坏特性进行深入分析,在此基础上给出材料的动静态本构关系。结果表明:海绵橡胶材料在准静态加载下,应变大于0.3时,应力-应变曲线才开始偏离坐标轴,表现出非线性特征;在冲击载荷下,海绵橡胶的应变率效应并不明显。     

真空退火态钨合金的动态力学性态及其本构关系

借助于SHPB实验技术,对真空退火态93W材料在应变速率低于5000s~(-1)范围内的动态力学性态进行了实验研究。发现该材料对应变率具有明显可察觉的敏感性,其动态屈服限在所考察的应变率范围内提高了近一倍。温度从—50℃提高到200℃时,动态屈服限(ε=1100s~(1-))降低了约30％。基于塑性变形的位错动力学分析,建立了考虑应变率和温度效应及双相合金特点的动态本构关系,并对其应用可靠性进行了模拟计算分析。     

铜锌合金的动态力学特征及本构关系

为准确可靠的拟合铜锌合金在高应变率下的本构模型,用霍普金森压杆(SHPB)装置和电子万能试验机分别对帽形、圆柱、拉伸试样进行动态冲击试验和准静态拉伸试验,得到不同应变率下的应力-应变曲线,进而得到JohnsonCook本构模型相关参数。结果表明：剪切应变率为6.3×10⁴～7.8×10⁴s^-1时,铜锌合金表现出明显的应变率强化效应及热软化效应;在真实压缩应变率为1 400～2 245 s^-1时,用线性拟合获得的应变率强化参数能反映铜锌合金的动态力学特性,但不能准确反映其在更高应变率下的动态力学性能;用Cowper-Symonds应变率强化效应系数修正公式得到符合较高应变率下的应变率强化参数,C₁、C₂分别为2.0×10^-3、0.71,修正后的Johnson-Cook本构模型计算结果与试验数据吻合度较高,说明可有效预测铜锌合金的动态力学性能。     

一种含铝炸药压缩力学性能和本构关系研究

对某含铝炸药进行了准静态和动态压缩实验,得到了不同初始密度的材料在不同应变率下的应力-应变曲线;曲线表明,材料的压缩强度随初始密度及加载应变率的增大而增加;初步建立了材料在不同初始密度、不同应变率下的本构模型,拟合曲线与实验曲线吻合较好,对该炸药不同密度下的力学行为特征和应变率效应得到了较为系统的认识。     

D6AC钢的动态力学性能研究

利用SHPB实验技术 ,通过测定不同初始温度 ( 2 5～ 30 0℃ )和不同应变率 ( 10 2 ～ 10 3 /s)条件下D6AC钢的应力 -应变关系 ,确定了D6AC钢的本构关系。还利用 10 0mm轻气炮加载技术 ,对D6AC钢的层裂强度进行研究     

锆基非晶活性材料动态力学性能及本构关系

为了获得新型锆基非晶活性材料在动态加载条件下的力学性能及本构关系,采用压力渗透铸造法制备得到锆基非晶活性材料样品,借助分离式霍普金森压杆实验测量系统对其进行了不同应变率加载条件下的动态压缩实验,获得了应变率在300～1600 s-1范围内材料的应力-应变曲线,利用高速摄影观察记录了不同应变率条件下试件的破碎以及释能过程.结果表明:锆基非晶活性材料性能表现为脆性材料特征,应力-应变曲线不存在屈服阶段,且当应变率由947 s-1上升至1587 s-1时,材料抗压强度由2.71 GPa上升至2.78 GPa,增幅较小,约为2.6％,而断裂应变由0.032下降至0.028,下降12.5％;材料的破碎程度以及释能反应现象随应变率增加较为明显,当加载应变率较大时,材料破碎过程中存在应变软化现象;根据实验数据,拟合得到了锆基非晶活性材料断裂失效前的一维弹脆性损伤动态本构方程.     

丁羟包覆层力学特性及本构模型研究

包履层是固体火箭发动机装药的重要组成部分,其力学行为影响着装药结构的完整性。为研究丁羟橡胶包覆层的拉伸力学性能,采用单轴拉伸实验方法拟合获取了Neo-Hookean、Yeoh、Mooney-Rivlin及Ogden超弹性本构模型的本构参数,对比分析了各模型对丁羟橡胶包覆层的适用性和精度。结果表明:丁羟橡胶包覆层具有显著的超弹特性,Neo-Hookean模型难以预示有限变形下丁羟包覆层的非线性特性,Yeoh模型可反映较大应变时的力学行为,而Mooney-Rivlin和Ogden模型可准确描述丁羟包覆层的力学特性,可应用于药柱/包覆层结构完整性的分析。     

两种炸药材料本构行为的应变率效应分析

对PBX和B炸药两种压装炸药进行了应变率为10-4～102s-1的压缩实验,得到了两种炸药材料在不同应变率下的应力-应变曲线;通过回收试样的SEM观测,对材料的破坏模式进行了细观考察;初步建立了材料在高应变率下的本构模型;对两种炸药力学行为的特征和应变率效应得到了较系统的认识.     

温度和应变率历史对拉伸载荷下铁基记忆合金本构关系影响的研究

在20～500℃和0.00208～193s-1的范围内研究了温度和应变率历史对拉伸载荷下铁基记忆合金本构关系的影响.实验结果表明,应变率历史对该材料具有强化作用,而且随着预应变率的提高,其强度提高,延伸率降低.其对应变率历史的敏感性则随着温度的升高而降低.     

TC4钛合金三种动态本构模型的对比分析

基于TC4合金的应变率和温度相关单轴应力-应变曲线试验数据,优化估计了Johnson-Cook、修正Zerilli-Arm-strong和Bammann黏塑性三种动态本构模型的材料参数,对比分析了三种本构模型对TC4单轴变形试验数据的描述能力。结果表明:在TC4变形试验参数范围内,Bammann黏塑性模型可以较好地描述TC4合金的应变率和温度相关变形行为;Johnson-Cook模型和修正Zerilli-Armstrong模型的单轴应力-应变曲线计算结果比较接近,但与试验数据的相关性相对较差,均不能如实反映TC4室温动态压缩试验的应变率敏感性。     

应变和应变率对绝热剪切敏感性的影响

利用分离式霍普金森压杆装置(SHPB),对不同形状的铝合金、铜合金、45钢、82钢和钛合金进行动态冲击试验,通过扫描电镜观察绝热剪切带的微观形貌,从理论和实验中分析应变和应变率对绝热剪切过程的影响。研究表明,只有当材料具有一定大的应变量、足够高的应变率时,才会出现绝热剪切带。     

化学气相沉积钨的组织与力学性能研究

用扫描电镜上的EBSD装置研究化学气相沉积法制备的高纯钨的晶体取向,化学气相沉积钨具有{110}〈001〉取向织构;用电子万能试验机和分离式霍普金森杆(SHPB)研究纯钨的准静态(10-3s-1)和动态(2000～5000s-1)压缩力学性能,并与等轴晶重熔钨进行对比分析,沉积钨的屈服强度由静态时的1350MPa上升到动态时的2000MPa以上,是应变率敏感材料,等轴晶纯钨的静动态屈服强度高于柱状晶沉积纯钨,柱状晶沉积纯钨有明显的应变硬化效应。沉积钨柱状晶组织的塑性变形方式除滑移外,还有大量的孪晶产生。     

镁合金动态力学行为研究进展

概述国内外对多晶镁、单晶镁及镁合金在高应变率加载条件下的力学性能及其相应的塑性变形微观机制,说明动态加载条件下镁合金研究的重要性,阐明镁合金在动态力学特性研究领域的缺陷及微观变形机理研究领域的不足之处,指出在将来的研究中应该充分重视研究手段、研究方法以及在准静态研究领域值得借鉴的研究成果,同时展望研究方向的重点。     

动态冲击荷载作用下橡胶材料吸能率分析

橡胶材料作为一种高分子复合材料,具有很好的减震吸能特性,在防护结构设计中通常作为重要的吸能减震材料。采用改进的SHPB试验装置,对3种不同配比的橡胶材料进行了试验研究,结果表明:橡胶的应变率效应十分明显,橡胶的硬度是影响吸能率的重要因素。