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基于相场模拟的应力辅助时效的NiTi形状记忆合金功能性能研究
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作者 徐波 于超 +3 位作者 王宠 阚前华 王清远 康国政 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期3507-3520,共14页
通过改进的耦合沉淀相析出和马氏体相变的相场模型模拟了应力辅助时效的NiTi单晶的超弹性、弹卡效应、单程形状记忆效应和应力辅助双程形状记忆效应,讨论了单一取向Ni_(4)Ti_(3)沉淀相对功能性能的影响以及背后的微观机理.模拟结果显示... 通过改进的耦合沉淀相析出和马氏体相变的相场模型模拟了应力辅助时效的NiTi单晶的超弹性、弹卡效应、单程形状记忆效应和应力辅助双程形状记忆效应,讨论了单一取向Ni_(4)Ti_(3)沉淀相对功能性能的影响以及背后的微观机理.模拟结果显示,由于单一取向Ni_(4)Ti_(3)沉淀相的强几何约束,超弹性过程和应力辅助双程形状记忆过程中的马氏体相变并不以马氏体条带快速扩宽的方式进行,而是以大量针状马氏体的形核与生长来实现,马氏体逆相变则以大量针状马氏体的缩减和消失来实现.含单一取向Ni_(4)Ti_(3)沉淀相的单晶系统具有优良的弹卡效应.对于单程形状记忆效应,含单一取向Ni_(4)Ti_(3)沉淀相的单晶系统在温度诱发马氏体相变过程中形成的孪晶面均与沉淀相惯习面平行,单一取向和两种取向的Ni_(4)Ti_(3)沉淀相对马氏体重取向的约束不同,对温度诱发马氏体逆相变的约束也不同,导致二者对应的应力-应变-温度曲线的差异.文章将为理解Ni_(4)Ti_(3)沉淀相对Ni Ti合金功能性能的影响提供见解,并为调控合金的马氏体相变、功能和力学性能提供参考. 展开更多
关键词 NITI形状记忆合金 Ni_(4)Ti_(3)沉淀相 相场模拟 功能性能
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基于机器学习的增材制造合金材料力学性能预测研究进展与挑战 被引量:9
2
作者 胡雅楠 余欢 +4 位作者 吴圣川 奥妮 阚前华 吴正凯 康国政 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1892-1915,共24页
增材制造是现代高端装备制造领域的革命性突破技术之一.其中,增材构件的大批量生产和高可靠应用,关键在于制造可重复性、质量可靠性与性能可预测性.而在各向异性组织、广域分布缺陷、深部残余应力和复杂表面粗糙度等诸多因素的共同影响... 增材制造是现代高端装备制造领域的革命性突破技术之一.其中,增材构件的大批量生产和高可靠应用,关键在于制造可重复性、质量可靠性与性能可预测性.而在各向异性组织、广域分布缺陷、深部残余应力和复杂表面粗糙度等诸多因素的共同影响下,基于传统经验模型和有限数据的增材制造金属力学性能预测效率与准确性面临着严峻挑战.近年来,作为大数据与人工智能发展到一定阶段的必然产物,机器学习(machine learning,ML)方法为有效处理高维物理量之间的复杂非线性关系提供了契机,在增材制造合金材料力学性能预测领域得到持续关注.文章综述了机器学习在增材制造材料及构件力学性能预测中的国内外研究进展.首先简述了常见的机器学习算法和通用的机器学习流程,重点分析了融合物理信息的机器学习(physics-informed machine learning,PIML)方法的特点与构造方式;然后概述了增材制造合金材料力学性能4大影响因素的形成原因及机器学习在这些影响因素预测中的应用现状;重点介绍了ML和PIML在拉伸性能和疲劳断裂性能预测中的代表性研究成果;最后指出当前机器学习在力学性能预测中的局限性,并探讨了发展趋势和技术前景. 展开更多
关键词 数据驱动 机理驱动 微观组织 缺陷演化 疲劳寿命
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基于机器学习和遗传算法的非局部晶体塑性模型参数识别 被引量:1
3
作者 周瑞 熊宇凯 +3 位作者 储节磊 阚前华 康国政 张旭 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期751-762,共12页
非局部晶体塑性模型考虑了由非均匀变形引起的位错在空间上的重排,使得其本构模型变得复杂,可调节参数众多,因此采用常规的“试错法”难以准确确定这些参数.虽然遗传算法能够稳健地全局优化解决参数确定问题,但对于非局部晶体塑性模型,... 非局部晶体塑性模型考虑了由非均匀变形引起的位错在空间上的重排,使得其本构模型变得复杂,可调节参数众多,因此采用常规的“试错法”难以准确确定这些参数.虽然遗传算法能够稳健地全局优化解决参数确定问题,但对于非局部晶体塑性模型,其计算成本相对较高.为解决这一问题,提出了一种耦合机器学习模型的遗传算法,以有效降低计算成本.针对含有冷却孔的镍基高温合金的拉伸响应问题,以单拉应力-应变曲线为目标,基于屈服应力和最终应力建立评价公式,使得优化结果与实验尽可能接近.在这一方法中,机器学习模型能够通过非局部晶体塑性模型的参数来预测相应的应力值,从而替代了遗传算法中原本需要的有限元计算过程.为了分析本构模型参数对单拉力学响应的影响,研究采用SHAP框架,并通过有限元结果进行验证.结果表明,通过该方法可以有效获取非局部晶体塑性模型参数,使得参数计算得到的应力-应变响应与实验结果吻合较好.此外, SHAP框架能够提供本构模型参数的重要程度分析,以及对屈服应力和最终应力的影响. 展开更多
关键词 晶体塑性 机器学习 参数确定 遗传算法
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富氢环境下镍钛形状记忆合金弹簧变形行为的实验和理论研究 被引量:2
4
作者 姜晗 于超 康国政 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期422-432,共11页
镍钛形状记忆合金器件在某些特定服役环境下不可避免地与氢接触,导致其力学性能发生改变.实验研究方面,通过对两种构型(弹簧指数为8.5和11.7)的镍钛合金弹簧进行异位电解充氢,随后对充氢和未充氢镍钛合金弹簧进行不同幅值的拉伸-卸载实... 镍钛形状记忆合金器件在某些特定服役环境下不可避免地与氢接触,导致其力学性能发生改变.实验研究方面,通过对两种构型(弹簧指数为8.5和11.7)的镍钛合金弹簧进行异位电解充氢,随后对充氢和未充氢镍钛合金弹簧进行不同幅值的拉伸-卸载实验,揭示了氢对超弹性镍钛合金弹簧变形行为的影响.结果表明,氢会显著影响弹簧的相变硬化行为,并且使马氏体相变临界力下降地更为迅速.理论研究方面,基于实验结果,在不可逆热力学框架下构建了镍钛形状记忆合金力-扩散耦合本构模型.在该本构模型中,考虑了与弹性,马氏体相变和氢致膨胀相关的应变和氢浓度场对马氏体相变的影响.通过建立的Helmholtz自由能推导出相变行为的热力学驱动力.基于质量守恒定律和Fick定律,得到氢浓度场的演化方程.为了准确地描述充氢和未充氢镍钛合金弹簧的变形行为,在建立的本构模型基础上,进一步发展了描述弹簧力-扩散耦合变形行为并考虑其扭转、弯曲变形模式的半解析模型.通过与实验结果的对比,可以发现,提出的半解析理论模型能够很好地预测富氢环境下超弹性镍钛合金弹簧的变形行为. 展开更多
关键词 镍钛形状记忆合金 弹簧 富氢环境 力-扩散耦合 半解析模型
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梯度晶粒结构材料拉伸断裂行为的晶体塑性有限元模拟 被引量:1
5
作者 王彪 王姝予 +3 位作者 熊宇凯 赵建锋 康国政 张旭 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期2271-2281,共11页
梯度晶粒结构材料通过在材料内部构筑由纳米晶、细晶渐进过渡至粗晶的微结构,使其展现出诸多优异的力学性能,如高强度、高韧性和抗疲劳性等.工程材料在长期服役过程中,不可避免会发生疲劳和断裂,严重威胁材料的服役安全和使用寿命.相关... 梯度晶粒结构材料通过在材料内部构筑由纳米晶、细晶渐进过渡至粗晶的微结构,使其展现出诸多优异的力学性能,如高强度、高韧性和抗疲劳性等.工程材料在长期服役过程中,不可避免会发生疲劳和断裂,严重威胁材料的服役安全和使用寿命.相关实验研究报道了纳米晶材料具有沿晶断裂的特点,且抗断裂性能与晶粒尺寸相关,然而梯度晶粒结构材料具有复杂的晶粒尺寸分布,其断裂机理仍需进一步揭示.为此,基于晶体塑性有限元方法,将Cohesive单元植入有限元模型的多晶晶界处,分别模拟了均匀晶粒结构铜和梯度晶粒结构铜的单拉力学性能,并研究了预制裂纹对梯度晶粒结构材料裂纹扩展的影响.结果表明,所提出的晶体塑性本构模型结合晶界损伤机制可以有效模拟梯度晶粒结构材料的塑性变形以及裂纹扩展过程.在单轴拉伸变形下,梯度晶粒结构材料展现了应力与塑性应变的梯度分布特征.一方面,由于晶粒尺寸效应,尽管基体细晶区具有相对较低的流动应力,但是表层纳米晶强度高.此外,由于应变硬化能力的不同,尽管纳米晶区域表现出较低的塑性应变,但细晶区域呈现较高的塑性变形能力.因此,梯度晶粒结构通过强度与应变硬化能力的差异,有效地优化了强度与韧性的协同作用,从而增强了抵抗裂纹扩展的能力.纳米晶区域预制裂纹对梯度晶粒结构材料的强度影响较大,因此抑制纳米晶区域的裂纹萌生有助于晶粒结构材料的安全服役. 展开更多
关键词 梯度晶粒结构 晶体塑性有限元方法 内聚力单元 断裂行为
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带孔形状记忆合金薄板弹热性能的实验和理论研究
6
作者 庞云浩 于超 +1 位作者 阚前华 康国政 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期2604-2615,共12页
NiTi形状记忆合金因其优异的弹热效应在新兴固态制冷领域具备广阔的应用前景.然而,该类合金较高的相变临界应力使得其弹热效应需要很高的机械载荷来驱动,对固态制冷器件的小型化和大规模应用带来了挑战.文章通过在NiTi形状记忆合金薄板... NiTi形状记忆合金因其优异的弹热效应在新兴固态制冷领域具备广阔的应用前景.然而,该类合金较高的相变临界应力使得其弹热效应需要很高的机械载荷来驱动,对固态制冷器件的小型化和大规模应用带来了挑战.文章通过在NiTi形状记忆合金薄板上引入孔洞,揭示了孔洞体积分数、分布形式对薄板弹热性能的影响.结果表明,孔洞造成的应力集中效应能够在显著降低薄板相变驱动力的同时,有效增加薄板的整体制冷温度和吸热量.薄板在变形过程中的整体力-位移响应和温度演化强烈依赖于孔洞体积分数,孔洞分布形式仅仅影响薄板的局部应力-应变-温度场,而对整体的热-力响应影响较小.进一步地,基于应力对数客观率,在不可逆热力学框架下建立了形状记忆合金有限变形热-力耦合本构模型,并完成了模型的有限元移植.通过与实验结果的对比发现,提出的本构模型能够很好地预测孔洞对NiTi形状记忆合金薄板变形行为和弹热性能的影响,从而为该类合金带孔薄板的设计提供理论工具. 展开更多
关键词 NITI 形状记忆合金 弹热效应 带孔薄板 热-力耦合 本构模型
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SS304不锈钢循环变形行为温度效应的实验研究 被引量:9
7
作者 康国政 高庆 +1 位作者 蔡力勋 杨显杰 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第10期34-36,共3页
对SS304不锈钢进行了系统的室温、高温单轴和非比例多轴应变控制循环和应力控制循环行为的实验研究。重点讨论了温度变化对材料应变循环特性和棘轮行为的影响;同时也讨论了在同一温度、不同加载形式条件下材料的应变循环特性和循环棘轮... 对SS304不锈钢进行了系统的室温、高温单轴和非比例多轴应变控制循环和应力控制循环行为的实验研究。重点讨论了温度变化对材料应变循环特性和棘轮行为的影响;同时也讨论了在同一温度、不同加载形式条件下材料的应变循环特性和循环棘轮行为特征。结果表明,SS304不锈钢的循环变形行为具有明显的温度效应,并且在400~600℃范围内,材料会体现出显著的动态应变时效特性。 展开更多
关键词 SS304不锈钢 温度效应 棘轮行为 非比例
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纤维取向对短纤维复合材料中应力传递的影响 被引量:10
8
作者 康国政 高庆 刘世楷 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 1998年第1期7-12,共6页
以短纤维复合材料的单纤维三维模型为基础,利用三维有限元方法,通过计算短纤维增强金属基复合材料中纤维在不同取向下沿纤维长轴方向的纤维轴向正应力和界面应力的分布情况,讨论纤维取向变化对基体和纤维间应力传递的影响。研究表明... 以短纤维复合材料的单纤维三维模型为基础,利用三维有限元方法,通过计算短纤维增强金属基复合材料中纤维在不同取向下沿纤维长轴方向的纤维轴向正应力和界面应力的分布情况,讨论纤维取向变化对基体和纤维间应力传递的影响。研究表明,随纤维位向角α的增大,基体与纤维间的应力传递程度下降,纤维的增强效果变差。同时,不同取向下的纤维附近有着不同的破坏机制,并与界面结合状态密切相关。 展开更多
关键词 纤维 取向 应力传递 短纤维 金属基复合材料
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304不锈钢室温和高温单轴循环塑性的实验研究 被引量:5
9
作者 康国政 高庆 +1 位作者 杨显杰 孙亚芳 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2001年第5期692-697,共6页
对304不锈钢进行了室温和高温单轴应变控制和应力控制下的系统循环试验.揭示和分析了循环应变幅值、平均应变及其历史和温度历史对材料应变循环特性的影响以及应力幅值、平均应力及其历史以及温度对循环棘轮行为的影响.也讨论了应... 对304不锈钢进行了室温和高温单轴应变控制和应力控制下的系统循环试验.揭示和分析了循环应变幅值、平均应变及其历史和温度历史对材料应变循环特性的影响以及应力幅值、平均应力及其历史以及温度对循环棘轮行为的影响.也讨论了应变循环和应力循环间交互作用对材料循环塑性行为的影响.研究表明,无论单轴应变循环特性还是非对称单轴应力循环下的棘轮效应不仅取决于当前温度和加载状态,而且强烈依赖于其加载历史,研究得到了一些有助于304不锈钢室温和高温单轴循环行为本构描述的结果. 展开更多
关键词 304不锈钢 循环塑性 棘轮行为 温度
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纤维长径比对单向短纤维复合材料力学行为的影响 被引量:21
10
作者 康国政 高庆 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2000年第2期188-191,共4页
在单向短纤维增强金属基复合材料的单纤维轴对称和单纤维三维细观力学模型的基础上 ,利用弹塑性有限元分析方法 ,研究该类复合材料中短纤维长径比的变化对材料整体力学行为的影响 .研究主要考虑短纤维长径比的变化对复合材料的应力传递... 在单向短纤维增强金属基复合材料的单纤维轴对称和单纤维三维细观力学模型的基础上 ,利用弹塑性有限元分析方法 ,研究该类复合材料中短纤维长径比的变化对材料整体力学行为的影响 .研究主要考虑短纤维长径比的变化对复合材料的应力传递、弹性模量以及应力 应变关系曲线的影响。研究表明 :在单向短纤维增强金属基复合材料中 ,短纤维的长径比应保持在一个最佳范围 ,高过一定值后增强作用几乎不再增加 ,过低又不能保证复合材料足够的力学性能。 展开更多
关键词 短纤维 复合材料 有限元 长径比
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棘轮行为及其本构模型和工程应用的研究进展 被引量:7
11
作者 康国政 高庆 《应用力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期455-461,共7页
棘轮行为(Ratcheting)是非对称应力循环加载下材料特有的一种非弹性循环变形特征,是结构安全性和寿命评估中必须考虑的一个重要因素,近二十多年来已经引起了国内外研究者的广泛重视。本文详细评述了近几年来循环棘轮行为的实验研究、本... 棘轮行为(Ratcheting)是非对称应力循环加载下材料特有的一种非弹性循环变形特征,是结构安全性和寿命评估中必须考虑的一个重要因素,近二十多年来已经引起了国内外研究者的广泛重视。本文详细评述了近几年来循环棘轮行为的实验研究、本构模拟和模型的有限元实现以及工程应用方面的研究现状,并在此基础上对今后的研究方向提出了一定的建议。 展开更多
关键词 棘轮行为 循环塑性 循环粘塑性 有限元方法
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奥氏体不锈钢高温循环棘轮行为的实验研究 被引量:2
12
作者 康国政 高庆 +1 位作者 杨显杰 孙亚芳 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2000年第4期34-39,共6页
对两种不锈钢材料(316L和304)进行了高温应力控制下的系统循环试验。对该类材料在应力循环下的平均应力、应力幅值及其历史对循环蠕变(棘轮效应)的影响进行了分析,同时也分析了环境温度的变化以及先前应变循环对后继应力循环的棘轮行... 对两种不锈钢材料(316L和304)进行了高温应力控制下的系统循环试验。对该类材料在应力循环下的平均应力、应力幅值及其历史对循环蠕变(棘轮效应)的影响进行了分析,同时也分析了环境温度的变化以及先前应变循环对后继应力循环的棘轮行为的影响。研究表明,两种不锈钢材料在高温非对称循环下的单轴棘轮行为基本相同,不但依赖于当前温度和加载状态,而且还依赖于先前加载历史。研究得到了不锈钢材料高温单轴循环棘轮行为的一些有意义的结果。 展开更多
关键词 奥氏体 不锈钢 高温 棘轮效应 实验
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单向短纤维复合材料中热残余应力研究 被引量:4
13
作者 康国政 高庆 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2001年第4期387-391,共5页
基于单向短纤维增强金属基复合材料的单纤维模型,利用轴对称弹塑性有限元分析方法,研究了该类复合材料中热残余应力的大小和分布情况以及各种微结构参量的变化对它的影响,同时还讨论了热残余应力的存在对基体与纤维之间应力传递的影... 基于单向短纤维增强金属基复合材料的单纤维模型,利用轴对称弹塑性有限元分析方法,研究了该类复合材料中热残余应力的大小和分布情况以及各种微结构参量的变化对它的影响,同时还讨论了热残余应力的存在对基体与纤维之间应力传递的影响。研究表明,热应变的不匹配导致纤维受压,基体受拉,界面法向受压。热残余应力的存在降低了基体与纤维间的应力传递,不利于复合材料整体性能的提高。 展开更多
关键词 有限元分析 弹塑性 热残余应力 金属基复合材料 单纤维模型 热应变
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δ-Al_2O_(3f)/Al 合金基复合材料的强度研究 被引量:2
14
作者 康国政 高庆 张吉喜 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 1998年第5期518-523,共6页
对挤压铸造法制得的δAl2O3f/Al合金基复合材料,测量其短纤维的位向分布,导出了一个位向分布密度函数。在此基础上考虑基体抗拉强度高低和不同界面结合的影响,对复合材料的拉伸强度进行了预测。预测结果和实测值符合得较好。
关键词 金属基复合材料 基体 位向分布 强度 界面
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超弹性镍钛形状记忆合金循环变形行为的研究进展 被引量:11
15
作者 康国政 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第3期355-364,共10页
首先对近20年来在超弹性镍钛形状记忆合金循环变形行为研究方面的最新进展进行了简要的综述和评价,总结了超弹性镍钛形状记忆合金在应变控制和应力控制循环加载下的单轴循环变形特征,重点阐述了该合金在单轴循环变形过程中一些重要力学... 首先对近20年来在超弹性镍钛形状记忆合金循环变形行为研究方面的最新进展进行了简要的综述和评价,总结了超弹性镍钛形状记忆合金在应变控制和应力控制循环加载下的单轴循环变形特征,重点阐述了该合金在单轴循环变形过程中一些重要力学性能参数的变化规律、残余变形的发展和相变棘轮行为特征;然后,结合循环变形实验研究成果,在宏观唯象模型的框架下,介绍了近年来建立的3种典型的、超弹性镍钛形状记忆合金的循环本构模型,并评述了3种模型的预言能力;最后,讨论了已有研究在超弹性镍钛形状记忆合金热-机械耦合、非比例多轴循环变形行为以及循环变形微观机理研究方面存在的不足,并为相关问题的进一步研究提出了一些建议. 展开更多
关键词 镍钛合金 超弹性 循环变形行为 本构模型
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循环硬化材料本构模型的隐式应力积分和有限元实现 被引量:4
16
作者 康国政 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期579-584,共6页
针对新发展的、能够描述循环硬化行为应变幅值依赖性的粘塑性本构模型,讨论了它的数值实现方法。首先,为了能够对材料的循环棘轮行为(R atcheting)和循环应力松弛现象进行描述,对已有的本构模型进行了改进;然后,在改进模型的基础上,建... 针对新发展的、能够描述循环硬化行为应变幅值依赖性的粘塑性本构模型,讨论了它的数值实现方法。首先,为了能够对材料的循环棘轮行为(R atcheting)和循环应力松弛现象进行描述,对已有的本构模型进行了改进;然后,在改进模型的基础上,建立了一个新的、全隐式应力积分算法,进而推导了相应的一致切线刚度(Con-s isten t T angen tM odu lus)矩阵的表达式;最后,通过ABAQU S用户材料子程序UM AT将上述本构模型进行了有限元实现,并通过一些算例对一些构件的循环变形行为进行了有限元数值模拟,讨论了该类本构模型有限元实现的必要性和合理性。 展开更多
关键词 粘塑性 循环硬化 棘轮行为 应力积分算法 有限元
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δ-Al_2O_3短纤维增强Al合金复合材料的拉伸力学行为研究 被引量:4
17
作者 康国政 《力学与实践》 CSCD 北大核心 2000年第4期22-24,共3页
利用宏观、微观实验和三维弹塑性有限元分析方法(FEM,对δ-Al_2O_3短纤维增强Al合金复合材料的弹性模具和应力-应变曲线进行预测,同时讨论该类材料的断裂特征.研究了纤维位向的变化并引入了实测的短纤维位向分布规律.研究表明,... 利用宏观、微观实验和三维弹塑性有限元分析方法(FEM,对δ-Al_2O_3短纤维增强Al合金复合材料的弹性模具和应力-应变曲线进行预测,同时讨论该类材料的断裂特征.研究了纤维位向的变化并引入了实测的短纤维位向分布规律.研究表明,本文对该类复合材料的弹性模量和应力-应变曲线的预测是较为准确的. 展开更多
关键词 金属基复合材料 短纤维 弹性模量 拉伸力学行为
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短纤维金属基复合材料应力传递的有限元分析
18
作者 康国政 高庆 《应用力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第1期139-144,共6页
基于短纤维增强金属基复合材料的单纤维轴对称和三维细观力学模型,利用弹塑性有限元分析方法对该复合材料中基体与纤维间的应力传递进行研究。研究中主要讨论了基体、纤维和界面的力学性能以及纤维位向的变化对应力传递和应力分布的影... 基于短纤维增强金属基复合材料的单纤维轴对称和三维细观力学模型,利用弹塑性有限元分析方法对该复合材料中基体与纤维间的应力传递进行研究。研究中主要讨论了基体、纤维和界面的力学性能以及纤维位向的变化对应力传递和应力分布的影响。研究表明,复合材料微结构参数的变化将显著影响基体与纤维间的应力传递和复合材料中的应力分布,复合材料设计过程中必须考虑合理的微结构特征。 展开更多
关键词 短纤维复合材料 金属基体 应力传递 有限元分析
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高速列车用6065A铝合金超高周疲劳性能试验研究 被引量:16
19
作者 闫桂玲 王弘 +1 位作者 康国政 代景安 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期67-71,共5页
对圆柱形和板状2种6065A铝合金试件进行20 kHz,106~1010周次的对称拉压超声疲劳试验,并用扫描电镜显微分析技术分析疲劳断口.结果表明:这2种形状的6065A铝合金试件的S—N曲线与传统无限寿命型疲劳曲线不同,而是呈现阶梯下降型特征,疲... 对圆柱形和板状2种6065A铝合金试件进行20 kHz,106~1010周次的对称拉压超声疲劳试验,并用扫描电镜显微分析技术分析疲劳断口.结果表明:这2种形状的6065A铝合金试件的S—N曲线与传统无限寿命型疲劳曲线不同,而是呈现阶梯下降型特征,疲劳寿命大于107周次的试件仍会发生疲劳断裂;试件的疲劳裂纹以剪切方式沿与试件轴向成约45°方向扩展;圆柱形试件S—N曲线的阶梯下降型特征对应着疲劳裂纹的双萌生机制,在疲劳寿命较低的低周、高周阶段,试件表面局部应力或应变集中区成为疲劳裂纹源;在寿命较高的超高周阶段,试件次表面或内部存在的缺陷成为疲劳裂纹萌生有利的位置;板状试件的疲劳性能明显低于圆柱形试件,其疲劳裂纹呈现多源形核特征,且以表面裂纹萌生为主. 展开更多
关键词 高速列车 铝合金 超高周 疲劳性能 疲劳裂纹萌生
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缺口应力集中对5083-H111铝合金超高周疲劳性能的影响 被引量:8
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作者 闫桂玲 王弘 +1 位作者 康国政 董轩成 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第5期944-950,共7页
为正确评价超高周范围内带缺口的5083-H111铝合金疲劳强度的降低程度和疲劳强度对缺口的敏感程度,用20kHz的超声疲劳实验技术分别对漏斗形光滑试件、缺口(2种)试件进行了1065-10^10周次的对称拉压超声疲劳实验,并用扫描电镜分析了... 为正确评价超高周范围内带缺口的5083-H111铝合金疲劳强度的降低程度和疲劳强度对缺口的敏感程度,用20kHz的超声疲劳实验技术分别对漏斗形光滑试件、缺口(2种)试件进行了1065-10^10周次的对称拉压超声疲劳实验,并用扫描电镜分析了疲劳断口形貌.结果表明:在10^10周次内,光滑和缺口试件疲劳曲线分别表现出极限平台型和连续下降型特征,缺口显著降低了5083-H111铝合金的疲劳性能;绝大部分试件疲劳裂纹萌生于表面,断口上没有观察到“鱼眼”形貌特征.理论应力集中系数为1.94的试件疲劳弧线成凹形,理论应力集中系数为2.90的试件裂纹源分布在断口四周;不同的疲劳裂纹萌生机制使得缺口应力集中对疲劳性能的影响规律不同,对于只有一种表面裂纹萌生机制的5083-H111铝合金,超高周范围内疲劳缺口系数和疲劳缺口敏感系数均随着疲劳寿命的增加而增加. 展开更多
关键词 5083-H111铝合金 超高周疲劳 疲劳断口 缺口应力集中 疲劳缺口系数 疲劳缺口敏感系数
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