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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:3
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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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单根膨胀石墨蠕虫压片的晶粒结构 被引量:1
2
作者 赵金平 陈建 +2 位作者 张敬雨 刘群青 张胜利 《新型炭材料》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期146-152,共7页
用金相显微镜研究了单根膨胀石墨蠕虫压片的表面,发现其具有类似于金属的金相结构。用金属粒度评级软件对所得图像的晶间界进行重构,并分析了其平均粒径。结果表明:蠕虫压片晶粒平均粒径为30μm~45μm,与原始天然鳞片石墨的粒度及膨胀... 用金相显微镜研究了单根膨胀石墨蠕虫压片的表面,发现其具有类似于金属的金相结构。用金属粒度评级软件对所得图像的晶间界进行重构,并分析了其平均粒径。结果表明:蠕虫压片晶粒平均粒径为30μm~45μm,与原始天然鳞片石墨的粒度及膨胀工艺无关。X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)与原子力显微镜(AFM)观察表明:蠕虫压片晶粒存在亚结构,亚结构晶粒内部石墨的结晶完善,单个亚晶粒与原始鳞片石墨外观相同,呈片状,La为3μm~8μm,Lc为30nm~80nm。此外,根据XRD数据计算了压片后的膨胀石墨晶粒的取向度和峰背比值,发现晶粒沿垂直于压力的平面取向排列,并且压力越大,晶体的取向越明显。 展开更多
关键词 膨胀石墨 晶粒结构 取向度
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S枪磁控溅射Ni薄膜晶粒结构与导电特性的研究 被引量:4
3
作者 凌明芳 《浙江大学学报(自然科学版)》 CSCD 1999年第5期461-464,共4页
应用薄膜晶粒边界散射的三维物理模型,分析了Ni薄膜晶粒结构对Ni薄膜电阻特性的影响,采用正交试验法得到了用S枪磁控溅射的Ni薄膜具有良好导电特性的最佳工艺条件.SEM照片表明了不同工艺条件下Ni薄膜的薄膜晶粒结构。
关键词 薄膜 温度传感器 磁控溅射 晶粒结构 导电性
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铝和铜互连线的晶粒结构及残余应力研究
4
作者 王晓冬 卫斌 +2 位作者 张隐奇 刘志民 吉元 《北京工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期81-86,共6页
采用X射线衍射仪和扫描探针显微镜,观察和测量了分别由大马士革工艺制备的Cu互连线和由反应刻蚀工艺制备的Al互连线的晶粒结构和应力状态.大马士革工艺凹槽中的Cu互连线受到机械应力的影响,使Cu互连线的晶粒尺寸(45~65 nm)小于Al互连... 采用X射线衍射仪和扫描探针显微镜,观察和测量了分别由大马士革工艺制备的Cu互连线和由反应刻蚀工艺制备的Al互连线的晶粒结构和应力状态.大马士革工艺凹槽中的Cu互连线受到机械应力的影响,使Cu互连线的晶粒尺寸(45~65 nm)小于Al互连线的晶粒尺寸(200~300 nm);Cu互连线(111)的织构强度(2.56)低于Al互连线(111)的织构强度(15.35);Cu互连线沿线宽方向的应力σ22随线宽的减小而增加,即沉积态和退火态的Cu互连线的σ22由73和254 MPa(4μm线宽)分别增加到104和301 MPa(0.5μm线宽).Cu互连线和Al互连线的流体静应力σ均为张应力.Al互连线的主应力σ11、σ22和σ33随Al膜厚度的减小而增加.退火使Al互连线的σ11、σ22和σ33降低,表明Al互连线中的残余应力主要为热应力. 展开更多
关键词 Al互连线 Cu互连线 晶粒结构 织构 应力
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Er^(3+)掺杂对PbF_2·SiO_2玻璃陶瓷晶粒结构的影响
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作者 周丽花 罗文钦 +1 位作者 陈大钦 王元生 《电子显微学报》 CAS CSCD 2005年第4期323-323,共1页
关键词 ER^3+掺杂 玻璃陶瓷 晶粒结构 SIO2 晶化过程 发光材料 稀土掺杂 玻璃相 复合体
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双峰晶粒结构AZ80镁合金的制备与组织性能 被引量:3
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作者 孙亚伟 陈思远 +1 位作者 胡鸿彪 金朝阳 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第7期101-106,共6页
为了制备具有双峰晶粒结构的AZ80镁合金,选取铸态AZ80镁合金作为初始试样,将试样固溶处理后进行等通道转角挤压(ECAP)实验,之后利用OM和SEM等测试技术分析了等通道转角挤压后试样的组织形态,研究了双峰晶粒结构组织对AZ80镁合金力学性... 为了制备具有双峰晶粒结构的AZ80镁合金,选取铸态AZ80镁合金作为初始试样,将试样固溶处理后进行等通道转角挤压(ECAP)实验,之后利用OM和SEM等测试技术分析了等通道转角挤压后试样的组织形态,研究了双峰晶粒结构组织对AZ80镁合金力学性能的影响。结果表明,变形后固溶处理试样的组织由原始粗晶和经动态再结晶形成的细晶组成的双峰组织。所有试样经ECAP变形后力学性能均显著高于初始试样,且在变温ECAP下试样的力学性能更优,其抗拉强度的平均值为375.1 MPa,是铸态试样的181.49%,伸长率平均值为14.8%,是铸态试样的269.09%。因此,通过ECAP变形获得晶粒尺寸呈双峰分布的组织,从而使力学性能显著提高的方法是可行的。 展开更多
关键词 双峰晶粒结构 AZ80镁合金 固溶处理 等通道转角挤压 力学性能
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晶粒结构对镁合金腐蚀行为影响的研究进展 被引量:1
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作者 崔立吉 王保杰 孙杰 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第S02期398-402,共5页
镁合金是最轻的金属结构材料,具有良好的电磁屏蔽性、生物兼容性、导电导热性等,被誉为“21世纪绿色工程材料”,在航空航天、汽车工业、生物医疗器械、电子产品等领域具有极其广阔的应用前景,然而,镁合金的耐腐蚀性能差,成为制约其广泛... 镁合金是最轻的金属结构材料,具有良好的电磁屏蔽性、生物兼容性、导电导热性等,被誉为“21世纪绿色工程材料”,在航空航天、汽车工业、生物医疗器械、电子产品等领域具有极其广阔的应用前景,然而,镁合金的耐腐蚀性能差,成为制约其广泛应用的一大障碍。微观结构对镁及镁合金腐蚀具有较大的影响,本文以此为目的,综述了近年来微观结构中晶粒结构关于镁合金腐蚀的研究进展,从晶粒尺寸、混晶结构、晶体学织构三个方面详细介绍了当前研究遇到的问题以及取得的成果,并对晶粒结构与镁合金腐蚀行为关系研究的发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 镁合金 晶粒结构 腐蚀 晶粒尺寸 混晶 晶体学织构
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具有纳米针状晶粒结构的Nanolock TiCN涂层
8
《航空制造技术》 2010年第11期99-99,共1页
碳氮化钛(TiCN)涂层可防止表面磨损,而氧化铝涂层则具有抗热的性能。TiCN涂层的针状结构与氧化铝涂层紧密地联系在一起,既增强了镶刀片的抗热强度,又提高了其耐磨性能。
关键词 TiCN涂层 晶粒结构 针状 氧化铝涂层 纳米 耐磨性能 表面磨损 碳氮化钛
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晶粒互锁结构与短切碳纤维增韧ZrB2-SiC复合材料的制备与力学性能 被引量:3
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作者 张兆甫 沙建军 +1 位作者 祖宇飞 代吉祥 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期918-924,共7页
ZrB2-SiC基复合材料具有比单体ZrB2更优异的抗氧化性能及力学性能,但其相对较低的韧性限制了其实际工程应用,采用微结构设计或引入增韧相是改善陶瓷材料韧性的两个有效途径。本研究采用反应热压烧结工艺,分别制备了具有独特片状ZrB2晶... ZrB2-SiC基复合材料具有比单体ZrB2更优异的抗氧化性能及力学性能,但其相对较低的韧性限制了其实际工程应用,采用微结构设计或引入增韧相是改善陶瓷材料韧性的两个有效途径。本研究采用反应热压烧结工艺,分别制备了具有独特片状ZrB2晶粒互锁结构的ZrB2-SiC复合材料和以短切碳纤维(Csf)为增韧相的Csf/ZrB2-SiC复合材料。对比研究发现,晶粒互锁结构展现出优异的自强韧化效果,使ZrB2-SiC复合材料具有较高的弯曲强度及断裂韧性,但材料表现出典型的脆性断裂特征;Csf/ZrB2-SiC复合材料弯曲强度下降,但Csf具有显著的增韧作用,不仅使材料具有较高的断裂韧性,而且临界裂纹尺寸及断裂功都得到显著提高,从而表现出非灾难性破坏模式。 展开更多
关键词 超高温陶瓷 晶粒互锁结构 短切碳纤维 ZRB2-SIC 断裂性能
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梯度异质结构CoCrNi中熵合金的设计及变形机理研究 被引量:2
10
作者 罗仙敏 苏鸿宏 +3 位作者 安子冰 毛圣成 张泽 韩晓东 《电子显微学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期68-76,共9页
CoCrNi是一种典型的中熵合金,其具有塑性高但拉伸强度较低的特点,这种强塑性权衡问题限制了其工程应用范围。本文采用轧制退火和旋转加速喷丸工艺,在CrCoNi中熵合金中引入梯度晶粒尺寸和孪晶的异质结构。结果表明,这种设计实现了优良的... CoCrNi是一种典型的中熵合金,其具有塑性高但拉伸强度较低的特点,这种强塑性权衡问题限制了其工程应用范围。本文采用轧制退火和旋转加速喷丸工艺,在CrCoNi中熵合金中引入梯度晶粒尺寸和孪晶的异质结构。结果表明,这种设计实现了优良的强塑性,其屈服强度和抗拉强度分别为665 MPa和950 MPa,同时断裂塑性达到40.6%。在拉伸变形过程中,梯度晶粒异质结构能够产生非均匀变形诱导硬化,提升合金屈服强度的同时,保持高的加工硬化率和优异的延展性。因此,基于轧制退火和旋转喷丸工艺,引入梯度晶粒异质结构是克服合金强度-延展性失衡问题的有效途径。 展开更多
关键词 CoCrNi中熵合金 梯度晶粒异质结构 非均匀变形强化
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负载型Pt/C催化剂的制备条件对Pt晶粒尺寸的影响 被引量:8
11
作者 黄成德 单忠强 +2 位作者 李晓婷 韩佐青 陈延禧 《应用化学》 CAS CSCD 北大核心 2000年第6期645-647,共3页
The effects of impregnation and reduction conditions on the particle size of Pt and structure of Pt/C catalyst were investigated by TEM, XRD and rotating thin-layer electrode techniques. The results showed that reduct... The effects of impregnation and reduction conditions on the particle size of Pt and structure of Pt/C catalyst were investigated by TEM, XRD and rotating thin-layer electrode techniques. The results showed that reductants affected the particle size and crystal face of platinum in the catalyst and Pt/C catalyst prepared from BP-2000 and by using HCHO as reductant showed a good electrocatalytic activity. 展开更多
关键词 纳米级 铂/碳催化剂 浸渍还原法 晶粒结构 制备
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α-Fe小晶粒和2Ha-NbSe_2的会聚束电子衍射研究
12
作者 杨翠英 周玉清 《电子显微学报》 CAS 1982年第2期57-60,83-84,共6页
本文报导亚稳相α-Fe小晶粒和2Ha-NbSe_2的会聚束电子衍射(CBED~*)的初步研究结果。CBED与常规选区衍射(SAD^(**))相比有下列优点:空间分辨本领高(照射面积为几十nm至几nm),可用于小晶粒结构的研究;能充分揭示晶体的对称性,为测定空间... 本文报导亚稳相α-Fe小晶粒和2Ha-NbSe_2的会聚束电子衍射(CBED~*)的初步研究结果。CBED与常规选区衍射(SAD^(**))相比有下列优点:空间分辨本领高(照射面积为几十nm至几nm),可用于小晶粒结构的研究;能充分揭示晶体的对称性,为测定空间群提供可能性。因而此技术在材料科学中有广泛的应用。在此,我们用CBED观察了从非晶态中析出的α-Fe小晶粒结构;并测定了2Ha-NbSe_2的带轴投影图。 展开更多
关键词 会聚束电子衍射 NbSe2 晶粒结构 晶粒 FE
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卢浦大桥钢结构工程关键技术 被引量:6
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作者 倪志刚 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期134-140,共7页
上海卢浦大桥为主跨550 m的提篮式钢拱桥,是目前世界上最大跨径的拱桥。施工设计中采用两项关键技术,三维实体建模虚拟建造技术和S355N细晶粒结构钢焊接工艺新技术。利用软件MDT及自编扩展模块将卢浦大桥主桥钢结构中所有构件,全部用三... 上海卢浦大桥为主跨550 m的提篮式钢拱桥,是目前世界上最大跨径的拱桥。施工设计中采用两项关键技术,三维实体建模虚拟建造技术和S355N细晶粒结构钢焊接工艺新技术。利用软件MDT及自编扩展模块将卢浦大桥主桥钢结构中所有构件,全部用三维实体建模的方式建立在一个三维空间模型之中。运用三维实体建模虚拟建造技术,解决结构细部尺寸精确计算和匹配问题,给出三维建模的原则、方法及实例。S355N细晶粒结构钢焊接工艺新技术解决新工艺技术质量与工期的矛盾。桥梁主体刚结构采用S355N细晶粒结构钢,大规模采用FCAW焊接方法,通过焊接试验、焊接工艺参数的选择方法、预热、后热及其他焊接工艺措施保证FCAW焊接方法的实施。大桥于2003年6月建成通车。 展开更多
关键词 卢浦大桥 结构 三维实体建模 S355N细晶粒结构 FCAW 线能量 预热 后热
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难镀基材上乙醛酸作为还原剂的化学镀铜 被引量:13
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作者 唐电 魏喆良 +4 位作者 邵艳群 孙荆华 LEE Ye-kun 游少鑫 李敬业 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第5期1252-1256,共5页
采用乙醛酸代替有害的化学药品 (如甲醛 )作为还原剂的化学镀技术 ,在工业纯铝片、工业纯钛片、以TiN作为扩散防护层的硅片和以TiSiN作为扩散防护层的硅片等难镀材料实现了化学镀铜。被覆铜镀层的表面形貌和晶粒结构的分析结果表明 :不... 采用乙醛酸代替有害的化学药品 (如甲醛 )作为还原剂的化学镀技术 ,在工业纯铝片、工业纯钛片、以TiN作为扩散防护层的硅片和以TiSiN作为扩散防护层的硅片等难镀材料实现了化学镀铜。被覆铜镀层的表面形貌和晶粒结构的分析结果表明 :不同基材对铜镀层的组织结构影响很大 ,尤其在以TiN作为扩散防护层的硅片和以TiSiN作为扩散防护层的硅片上 ,获得了由平均尺寸为 5 0nm的颗粒所构成的较精细镀层 ,为半导体器件采用铜金属化工艺提供了新的方法。 展开更多
关键词 化学镀铜 乙醛酸 还原剂 表面形貌 晶粒结构 基材
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2090+Ce铝锂合金时效的外强化效应与机制 被引量:4
15
作者 陈铮 何明 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 1992年第2期70-74,共5页
研究了时效温度和时间对2090+Ce铝锂合金室温拉伸断裂特征的影响,探讨了铝锂合金未再结晶扁平晶粒结构的外强化效应与机制.从四个方面分析了铝锂合金未再结晶扁平晶粒结构的增塑机制,得出了时效温度和时间对外强化效应的影响规律.表明,... 研究了时效温度和时间对2090+Ce铝锂合金室温拉伸断裂特征的影响,探讨了铝锂合金未再结晶扁平晶粒结构的外强化效应与机制.从四个方面分析了铝锂合金未再结晶扁平晶粒结构的增塑机制,得出了时效温度和时间对外强化效应的影响规律.表明,铝锂合金未再结晶扁平晶粒结构的强度和塑性都优于再结晶等轴晶粒结构.欠时效至峰值时效阶段,该合金的断裂方式为穿晶剪切断裂与短横向沿晶分层开裂的混合型,其分层倾向及分层强化效应随时效过程而增大.过时效阶段,断裂方式以沿亚晶断裂为主,分层强化效应消失. 展开更多
关键词 铝锂合金 时效 外强化 晶粒结构
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纳米材料中的界面 被引量:4
16
作者 方芳 朱敏 《材料导报》 EI CAS CSCD 2001年第9期17-19,共3页
综述了国内外纳米材料中界面的研究进展,包括纳米材料的晶界结构、晶粒结构、晶界扩散、热稳定性能。讨论了纳米材料中特殊的界面结构对纳米材料性能的影响。
关键词 纳米材料 晶界扩散 热稳定性能 晶界结构 晶粒结构 晶界滑移
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变形粒结构碳酸岩
17
作者 张荫本 《地球化学》 CAS 1978年第4期291-293,321-323,共6页
The chain-, tadpole-, and drag-shaped grains in carbonate rocks have resulted from.plastic deformation in response to wave movement or from a combined action of vertical and lateral pressures during the early stage of... The chain-, tadpole-, and drag-shaped grains in carbonate rocks have resulted from.plastic deformation in response to wave movement or from a combined action of vertical and lateral pressures during the early stage of syngenesis-diagenesis. 展开更多
关键词 碳酸岩 变形粒结构 晶粒结构 同心结构 生物结构
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Al_2O_3-Nb/Mo复合陶瓷的腐蚀方法比较 被引量:1
18
作者 张炳荣 《硅酸盐通报》 CAS CSCD 1998年第2期54-56,66,共4页
采用几种不同的腐蚀工艺对烧结Al2O3-Nb或Al2O3-Mo复合陶瓷试样进行腐蚀,并应用扫描电镜对腐蚀后的试样进行观察。比较表明,在低于烧结温度约150℃下进行的热腐蚀能够清晰地揭示基质Al2O3的晶粒结构,并且与... 采用几种不同的腐蚀工艺对烧结Al2O3-Nb或Al2O3-Mo复合陶瓷试样进行腐蚀,并应用扫描电镜对腐蚀后的试样进行观察。比较表明,在低于烧结温度约150℃下进行的热腐蚀能够清晰地揭示基质Al2O3的晶粒结构,并且与化学的效果不同,保留了金属相粒子。 展开更多
关键词 复合陶瓷 腐蚀 工艺 晶粒结构 陶瓷
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循环载荷下韧性金属Ⅰ型裂纹前缘晶体塑性与应力的初步分析
19
作者 张克实 耿小亮 +2 位作者 郭运强 余海东 张光 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2004年第z1期8-11,共4页
为探讨含裂纹金属材料在循环载荷下的细观力学行为 ,采用随机构成的多晶模型对循环载荷下Ⅰ型裂纹裂尖前缘的晶体塑性变形和应力循环进行初步分析。模型裂尖前缘的材料由不同大小和不同取向的多面体单晶晶粒随机集合构成 ,各晶粒的力学... 为探讨含裂纹金属材料在循环载荷下的细观力学行为 ,采用随机构成的多晶模型对循环载荷下Ⅰ型裂纹裂尖前缘的晶体塑性变形和应力循环进行初步分析。模型裂尖前缘的材料由不同大小和不同取向的多面体单晶晶粒随机集合构成 ,各晶粒的力学行为用单晶滑移的粘塑性关系描述 ;单晶滑移粘塑性本构关系的求解是采用先前建议的方法 :以应力为基本变量 ,用Newton Raphson迭代求解晶体的滑移变形与应力的关系。文中给出循环载荷下裂尖前缘的塑性变形演化。 展开更多
关键词 Ⅰ型裂纹 裂尖前缘 晶粒结构 各向异性 晶体塑性 循环载荷
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发动机连杆挤压内螺纹微观流变特性及应用分析 被引量:1
20
作者 赵宏国 李楠 《机械设计与制造》 北大核心 2016年第12期121-124,共4页
连杆螺栓在发动机工作过程中既要承受往复惯性力和离心力产生的交变载荷,还要承受附加的弯曲载荷,因此连杆内螺纹性能好坏直接关系到设备的可靠性、安全性及使用寿命。通过对挤压螺纹的宏观结构、微观流变特性以及齿尖、侧壁、齿槽表层... 连杆螺栓在发动机工作过程中既要承受往复惯性力和离心力产生的交变载荷,还要承受附加的弯曲载荷,因此连杆内螺纹性能好坏直接关系到设备的可靠性、安全性及使用寿命。通过对挤压螺纹的宏观结构、微观流变特性以及齿尖、侧壁、齿槽表层不同深度显微硬度的测定,分析了不同部位处晶粒结构变化、表层变形情况及金属流线组织结构变化。最后通过对实际连杆断裂问题的分析及挤压螺纹应用后对问题解决的阐述,验证出挤压螺纹的微观流变特性对发动机连杆螺纹局部缺陷的消除、疲劳强度提高具有较高的工程实际价值。 展开更多
关键词 挤压内螺纹 流变特性 晶粒结构 显微硬度
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