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用于获取延性材料力学性能的锥-小冲杆试验新方法与应用
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作者 周甜 韩光照 蔡力勋 《中国测试》 北大核心 2025年第1期143-150,共8页
对于均匀、各向同性、幂律硬化的金属材料,以锥形端头小冲杆对试样圆面中心法向施加压载荷,提出基于能量密度等效的,用于描述试样几何尺寸、材料本构关系参数、载荷和位移之间关系的锥-小冲杆试验(cone small punch test,C-SPT)载荷-位... 对于均匀、各向同性、幂律硬化的金属材料,以锥形端头小冲杆对试样圆面中心法向施加压载荷,提出基于能量密度等效的,用于描述试样几何尺寸、材料本构关系参数、载荷和位移之间关系的锥-小冲杆试验(cone small punch test,C-SPT)载荷-位移模型,并提出获取材料应力-应变关系和力学性能指标的锥-小冲杆试验新方法。通过有限元分析不同弹性模量、屈服强度和硬化指数的100种预设材料进行新方法的数值验证,及对3种金属材料完成CSPT。结果表明:由新方法预测的应力-应变关系与有限元分析预设曲线和传统单轴拉伸试验结果吻合良好,此外,由新方法获得的抗拉强度与单轴拉伸试验结果误差较小。 展开更多
关键词 小冲杆试验 能量密度等效 幂率硬化材料 应力-应变关系 试验应用
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基于子结构模态综合法的导叶轴-顶盖耦合系统振动特性研究
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作者 王洋 梁权伟 +4 位作者 马同午 曾劲 何启源 杨洋 王世建 《振动与冲击》 北大核心 2025年第12期80-89,共10页
针对混流式水轮机在水流作用下诱发导叶轴与顶盖之间的碰摩故障,采用有限单元法结合固定界面模态综合法,建立了导叶轴-顶盖碰摩耦合系统的减缩动力学模型,进而详细讨论了导叶轴截断数和顶盖截断数对减缩模型前3阶模态特性的影响规律。此... 针对混流式水轮机在水流作用下诱发导叶轴与顶盖之间的碰摩故障,采用有限单元法结合固定界面模态综合法,建立了导叶轴-顶盖碰摩耦合系统的减缩动力学模型,进而详细讨论了导叶轴截断数和顶盖截断数对减缩模型前3阶模态特性的影响规律。此外,考虑水流作用和导叶轴-顶盖局部接触导致的结构预应力效应,对比研究了全模型和减缩模型前3阶固有频率随水流静载和摩擦因数的变化规律。对比分析了单谐波水流激励下两种接触状态(包括近载端接触和近-远载端接触)对全模型和减缩模型动力学行为的影响规律。研究结果表明:水流静载值的增加使得导叶轴-顶盖局部接触程度加深,从而导致系统前3阶固有频率呈增大趋势,且摩擦因数的增加会使导叶轴-顶盖耦合系统由近载端接触切换到近-远载端接触时所需的水流静载值增大;在共振状态下,单谐波水流激励下导叶轴与顶盖碰摩使得系统的振动响应频谱体现为激励频率的倍频,且在奇数倍频处出现幅值放大现象。 展开更多
关键词 混流式水轮机 碰摩 模型减缩 动力学特性
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体外脱钙对牛股骨松质骨拉伸和断裂性能影响的实验研究
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作者 张梦雪 包陈 吴志懿 《中国测试》 北大核心 2025年第2期46-54,61,共10页
为研究不同程度骨质疏松对松质骨力学性能及骨小梁结构分布的影响,该文采用体外脱钙方法对牛股骨松质骨进行不同程度的骨质疏松模拟,开展不同脱钙程度牛股骨松质骨的拉伸和断裂试验。研究结果表明:不同脱钙程度对松质骨的拉伸和断裂性... 为研究不同程度骨质疏松对松质骨力学性能及骨小梁结构分布的影响,该文采用体外脱钙方法对牛股骨松质骨进行不同程度的骨质疏松模拟,开展不同脱钙程度牛股骨松质骨的拉伸和断裂试验。研究结果表明:不同脱钙程度对松质骨的拉伸和断裂性能都有显著影响,但因其骨小梁分布特征差异,难以直接判断其影响规律。孔隙率和分形维数能够一定程度反映骨小梁分布特征,脱钙剂浓度越高,试样的分形维数越低。松质骨的弹性模量、抗拉强度随着孔隙率的增加而减小,随着分形维数的增加而增大。松质骨的断裂性能随着孔隙率的增加而减小,随着分形维数的增加而提高。 展开更多
关键词 牛股骨松质骨 体外脱钙 拉伸性能 断裂性能 孔隙率 分形维数
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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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杨桃启发的仿生星形薄壁结构耐撞性研究 被引量:2
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作者 孙煜洲 杨卓然 +1 位作者 夏炎 蒋晗 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期40-47,共8页
薄壁吸能结构在航空航天和交通运输等领域发挥着重要作用。受具有出色抗压特性的杨桃果实启发,设计了仿生星形薄壁结构。通过有限元仿真、实验和理论分析结构变形和吸能机制,讨论截面形状和几何参数对薄壁结构吸能特性的影响。探究了层... 薄壁吸能结构在航空航天和交通运输等领域发挥着重要作用。受具有出色抗压特性的杨桃果实启发,设计了仿生星形薄壁结构。通过有限元仿真、实验和理论分析结构变形和吸能机制,讨论截面形状和几何参数对薄壁结构吸能特性的影响。探究了层级设计与加强筋配置对星形薄壁结构耐撞性的优化效果。结果表明,星形薄壁结构具有规则的渐进折叠变形机制,其比吸能、压溃力效率等耐撞性能大幅优于常见截面的薄壁结构,具有良好的工程应用潜力。 展开更多
关键词 耐撞性 薄壁结构 能量吸收 有限元仿真 结构仿生学
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管板组合结构等效力学模型
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作者 王玲 董有恒 +1 位作者 王成军 刘岩 《西南大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2017年第8期180-184,共5页
通过将管板组合结构等效为正交各向异性板的方法,探讨该类结构的力学响应的计算方法.首先从平面问题本构方程出发,应用变形协调条件得到其等效材料参数,然后应用刚度分析法得到其等效厚度与等效密度,最后通过与3D有限元结果比较说明等... 通过将管板组合结构等效为正交各向异性板的方法,探讨该类结构的力学响应的计算方法.首先从平面问题本构方程出发,应用变形协调条件得到其等效材料参数,然后应用刚度分析法得到其等效厚度与等效密度,最后通过与3D有限元结果比较说明等效模型的正确性. 展开更多
关键词 管板结构 等效理论 正交各向异性板
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超临界温度下Inconel 617B的力学行为 被引量:2
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作者 尹涛 蔡力勋 包陈 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2018年第5期1078-1084,共7页
针对Inconel 617B合金,分别完成了常温、700℃下单轴拉伸试验和等幅应变疲劳试验。基于漏斗试样有限元辅助测试(Finite-element-analysis Aided Testing,FAT)新方法获得了Inconel 617B合金在两种温度下直至破坏的单轴拉伸真实应力-应变... 针对Inconel 617B合金,分别完成了常温、700℃下单轴拉伸试验和等幅应变疲劳试验。基于漏斗试样有限元辅助测试(Finite-element-analysis Aided Testing,FAT)新方法获得了Inconel 617B合金在两种温度下直至破坏的单轴拉伸真实应力-应变试验关系,给出了材料临界破断应力、破断应变、应力应变描述新方程与参数;研究了两种温度下Inconel 617B合金的循环应力演化行为、循环本构关系、应变幅与寿命关系和超超临界服役温度效应。研究结果表明,超超临界温度使Inconel 617B合金的弹性模量、屈服强度、极限强度、临界破断应力、破断应变和试样颈缩后漏斗根部横截面中心点应力三轴度等力学性能降低显著;提出的真实应力-应变关系新方程对FAT获得的结果曲线描述良好;有限元辅助分析得出,试样漏斗根部横截面中心的应力三轴度最大,700℃下破断时最大应力三轴度远低于常温结果;Inconel617B合金在两种温度下均表现出明显的循环硬化特征,超超临界温度使得Inconel 617B合金的循环稳定寿命比例明显减小、抗疲劳性能显著降低;Manson-Coffin模型可良好描述两种温度下Inconel 617B合金的低周疲劳试验寿命结果。 展开更多
关键词 超超临界温度 INCONEL 617B 合金 FAT方法 单轴拉伸 低周疲劳
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水下穿越管道悬空段三级安全评价 被引量:4
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作者 杨涛 郭旭 +2 位作者 成志强 帅祝名 胡聪 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2023年第2期220-228,共9页
水下穿越管道由于河床的不平整以及水流冲击、掏蚀作用,易产生裸露、悬空等现象,悬空管段在水流作用下跨度逐渐增大,会威胁管道运营安全.为探究水流冲击作用下悬空管段的受力特性和失效行为,根据管道破坏形式,对管道进行静力学分析和动... 水下穿越管道由于河床的不平整以及水流冲击、掏蚀作用,易产生裸露、悬空等现象,悬空管段在水流作用下跨度逐渐增大,会威胁管道运营安全.为探究水流冲击作用下悬空管段的受力特性和失效行为,根据管道破坏形式,对管道进行静力学分析和动力学分析,提出了含悬空段穿越管道的分级安全评价方法:首先,根据管道悬空段受力特性和应力状态,进行“静载荷工况下的静强度安全评价”(1级);其次,根据悬空管道的固有振动频率与水流的涡旋发放频率的关系,进行“动载荷工况下的共振安全评价”(2级);最后,根据管道的环境工况和载荷作用,分析管道交变应力的周期性变化过程,求解管道的疲劳损伤和疲劳寿命,进行“动载荷工况下的疲劳强度安全评价”(3级),从而提出水下穿越管道悬空段的三级安全评价方法.同时,提出了不满足安全评价的稳管措施,结合算例给出具体求解计算流程,为水下穿越管道悬空段的安全评价提供了一定的理论参考. 展开更多
关键词 水下穿越管道 悬空段 受力特性 涡激振动 疲劳损伤 安全评价
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一类碰撞振动系统在内伊马克沙克-音叉分岔点附近的局部两参数动力学 被引量:11
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作者 乐源 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第1期163-172,共10页
考虑一类具有对称性的三自由度碰撞振动系统.系统的庞加莱映射在一定条件下存在对称不动点,对应于系统的对称周期运动.根据对称性导出庞加莱映射P是另外一个隐式虚拟映射Q的二次迭代.推导了庞加莱映射对称不动点的解析表达式.根据映射... 考虑一类具有对称性的三自由度碰撞振动系统.系统的庞加莱映射在一定条件下存在对称不动点,对应于系统的对称周期运动.根据对称性导出庞加莱映射P是另外一个隐式虚拟映射Q的二次迭代.推导了庞加莱映射对称不动点的解析表达式.根据映射不动点的稳定性及分岔理论,映射P的对称不动点发生内伊马克沙克-音叉(Neimark--Saker-pitchfork)分岔对应于映射Q发生内伊马克沙克-倍化(Neimark--Sakerflip)分岔.利用隐式虚拟映射Q,通过对范式作两参数开折分析,研究了映射P的对称不动点在内伊马克沙克-音叉分岔点附近的局部动力学行为.碰撞振动系统在这个余维二分岔点附近的局部动力学行为可能表现为投影后的庞加莱截面上的单一对称不动点、一对共轭不动点、单一对称拟周期吸引子以及一对共轭拟周期吸引子.数值模拟得到了内伊马克沙克-音叉分岔点附近的各种可能情况.内伊马克沙克-分岔和音叉分岔互相作用可能产生新的结果:对称不动点虽然首先分岔为两个共轭不动点,但是这两个共轭不动点是不稳定的,最终收敛到同一个对称拟周期吸引子. 展开更多
关键词 碰撞振动系统 对称不动点 两参数开折 内伊马克沙克-音叉分岔 共轭拟周期吸引子
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考虑几何尺寸影响的RPV钢韧脆转变实验研究 被引量:1
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作者 巫元俊 徐习凯 +1 位作者 包陈 蔡力勋 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期2363-2372,共10页
反应堆压力容器(reactor pressure vessel,RPV)是核电站的一道重要的安全屏障,而RPV钢在韧脆转变区内的断裂韧性变化是核电站安全评估中的重要考虑因素.在对RPV钢韧脆转变区内的断裂韧性变化规律进行研究时,ASTM标准等国际标准通常推荐... 反应堆压力容器(reactor pressure vessel,RPV)是核电站的一道重要的安全屏障,而RPV钢在韧脆转变区内的断裂韧性变化是核电站安全评估中的重要考虑因素.在对RPV钢韧脆转变区内的断裂韧性变化规律进行研究时,ASTM标准等国际标准通常推荐以主曲线法进行研究.采用不同尺寸的单边缺口弯曲(single edgenotched bending,SEB)试样及紧凑拉伸(compact tension,CT)试样完成了SA-508钢在常温至−100°C的温度范围内的断裂韧性试验,基于主曲线法研究了SA-508钢在韧脆转变区内的断裂韧性变化规律,同时对主曲线法得到的基于不同尺寸断裂试样结果的韧脆转变温度预测精度进行了对比,并通过断口微观形貌分析研究了断裂试样的破坏特征.研究表明,试样构形和几何尺寸对RPV钢的韧脆转变行为有显著影响.主曲线法用于标准厚度试样的韧脆转变温度预测具有良好的精度,但其预测的小尺寸试样的韧脆转变温度与实际韧脆转变温度区间相差较大.随着温度的降低,大、小尺寸试样的启裂点位置均不断靠近裂纹尖端且与试样断裂韧性呈非线性关系. 展开更多
关键词 SA-508钢 韧脆转变 断裂韧性 主曲线法 小试样
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柔性屏滑卷过程力学行为数值研究 被引量:2
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作者 伍海华 刘娟 《液晶与显示》 CAS CSCD 北大核心 2022年第11期1446-1452,共7页
柔性屏模组是不同屏幕膜层和光学透明胶OCA(Optical Clear Adhesive)堆叠的一种复合结构,其具备良好的显示效果和柔性。滑卷作为柔性屏的一种新型展开方式,其力学行为尚待研究。本文基于有限元方法建立了适用于柔性滑卷屏的双滑卷轴结... 柔性屏模组是不同屏幕膜层和光学透明胶OCA(Optical Clear Adhesive)堆叠的一种复合结构,其具备良好的显示效果和柔性。滑卷作为柔性屏的一种新型展开方式,其力学行为尚待研究。本文基于有限元方法建立了适用于柔性滑卷屏的双滑卷轴结构的数值模型,数值分析了不同滑卷轴半径、堆叠结构顺序和胶层厚度形状对滑卷过程中屏幕力学性能的影响。结果表明,柔性屏模组在滑卷过程中的应力随着滑卷半径的减小而增大,其最大应力出现在支撑层,最优的滑卷半径在3~3.5 mm之间。互换显示层和背板层的堆叠顺序使显示层位于整个膜组的中间位置并不能优化显示层的应力情况。胶层厚度形状会使各个膜层所处位置发生偏移,其中显示层应力主要受自身偏移量的影响,而受其他膜层偏移的影响较小。 展开更多
关键词 OLED柔性屏 滑卷 膜层 OCA 胶层厚度形状
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改进傅里叶级数法在Winkler地基薄板振动分析中的应用 被引量:3
12
作者 王吉 高芳清 +2 位作者 覃良晋 郑双星 丁凯文 《噪声与振动控制》 CSCD 2020年第5期76-81,共6页
基于Winkler地基模型,采用弹性组件及其参数设定模拟约束边界类别与状态,结合Hamilton原理,建立一种适应各类参数全局性变化的土-结构相互作用的振动分析方法。求解过程重点利用改进傅里叶级数法,给出能够满足各类边界条件的振型函数统... 基于Winkler地基模型,采用弹性组件及其参数设定模拟约束边界类别与状态,结合Hamilton原理,建立一种适应各类参数全局性变化的土-结构相互作用的振动分析方法。求解过程重点利用改进傅里叶级数法,给出能够满足各类边界条件的振型函数统一表达式,有效地解决振型函数在任意边界条件下的选取以及不能严格满足角点条件的难点。通过数值计算与文献对比,检验方法的准确性,并验证其快速收敛特性;在此基础上,探究系统频率与地基基床系数、地基上矩形薄板尺寸参数的相互影响关系和规律。 展开更多
关键词 振动与波 改进傅里叶级数 WINKLER地基 矩形薄板 HAMILTON原理 任意边界条件
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一类单自由度分段光滑悬索桥模型的动力学研究 被引量:2
13
作者 侯林森 李高磊 +1 位作者 吴鑫 乐源 《重庆理工大学学报(自然科学)》 CAS 北大核心 2023年第3期119-128,共10页
悬索桥受自身灵活性高但不够坚固的特性影响,其抗风能力相对较弱,当风速达到一定规模时,桥体可能会发生抖振、颤振甚至坍塌。研究了一类单自由度分段光滑的悬索桥模型受到风载荷作用时的动力学特性,数值模拟出系统在不同参数下的分岔图... 悬索桥受自身灵活性高但不够坚固的特性影响,其抗风能力相对较弱,当风速达到一定规模时,桥体可能会发生抖振、颤振甚至坍塌。研究了一类单自由度分段光滑的悬索桥模型受到风载荷作用时的动力学特性,数值模拟出系统在不同参数下的分岔图,吸引子和吸引域,得到丰富的多稳态现象。利用打靶法计算出系统的不稳定周期轨道,观察包括内部激变、边界激变在内的激变动力学现象。数值研究结果说明:同样的系统参数下可能出现多个运动状态,甚至出现从不稳定的周期运动状态直接跳跃到混沌的运动状态的现象,这在实际建造设计、安全性检测以及失效预警过程中需要注意或者避免。 展开更多
关键词 非光滑系统 全局动力学 分岔 激变 混沌
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加载速率和几何尺寸对国产A508-Ⅲ钢断裂行为影响的实验研究 被引量:1
14
作者 崔光顺 包陈 +2 位作者 李一磊 孙建华 杜开开 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期1970-1981,共12页
由加载速率和几何约束改变而引起的压力容器钢韧脆转变问题是核能安全领域亟待解决的关键问题.为了准确分析国产A508-Ⅲ钢的动态断裂行为,借助INSTRON VHS高速材料试验机,开展了不同加载速率和几何尺寸条件下的国产A508-Ⅲ钢的断裂韧性... 由加载速率和几何约束改变而引起的压力容器钢韧脆转变问题是核能安全领域亟待解决的关键问题.为了准确分析国产A508-Ⅲ钢的动态断裂行为,借助INSTRON VHS高速材料试验机,开展了不同加载速率和几何尺寸条件下的国产A508-Ⅲ钢的断裂韧性试验,研究了加载速率和几何尺寸等因素对国产A508-Ⅲ钢动态断裂韧性的影响.研究表明,A508-Ⅲ钢具有良好的抗冲击韧性,随着加载速率的提高,试样的总冲击吸收能基本保持恒定,裂纹萌生吸收能量不断上升,而裂纹扩展吸收能量呈下降趋势.J-Δa阻力曲线和条件起裂韧性J_(Q)随着几何约束的增加而降低,随加载速率的增加而升高.当达到某一临界速率时,条件起裂韧性J_(Q)基本恒定,试样断裂方式也由韧性断裂转变为韧−脆−韧混合断裂.由于出现混合断裂模式,发生脆性断裂时的最大J积分值J_(max)更适于描述国产A508-Ⅲ钢的断裂韧性演化规律.随着试样面外几何约束的降低,J_(max)随Δa_(m)的增加而线性增大.试样面内几何约束越高,J_(max)与Δa_(m)之间的线性关系斜率越大.随着试样几何约束的增加,材料的韧脆转变速率增加,J_(max)值下降.改变几何约束只能在有限的加载速率范围内改变材料的断裂方式,当加载速率超过某个临界值时,加载速率成为影响材料断裂方式的主要因素. 展开更多
关键词 国产A508-Ⅲ钢 动态断裂行为 韧脆转变 加载速率 几何约束
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增强六手臂缺失支柱手性拉胀超材料力学性能理论研究 被引量:1
15
作者 朱一林 江松辉 于超 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期2733-2746,I0002,共15页
前期研究工作中,基于有限元分析,作者发展了一种在大变形范围内具有可调恒定负泊松比的新型增强六手臂缺失支柱手性拉胀超材料.为了揭示微观结构-力学性能关系,并进一步指导超材料目标参数设计,本文在小变形框架下基于能量法建立了表征... 前期研究工作中,基于有限元分析,作者发展了一种在大变形范围内具有可调恒定负泊松比的新型增强六手臂缺失支柱手性拉胀超材料.为了揭示微观结构-力学性能关系,并进一步指导超材料目标参数设计,本文在小变形框架下基于能量法建立了表征该拉胀材料等效泊松比和弹性模量的理论模型.增强六手臂缺失支柱手性拉胀材料由“Z”型手臂元件组成.“Z”型手臂可以被假设为两端简支的欧拉-伯努利梁.因此,本文首先推导了两端受集中力和力偶的任意形状欧拉-伯努利梁的应变能.然后,考虑平衡条件和变形协调条件进一步给出了材料等效泊松比和弹性模量的理论表达式.研究表明只有“Z”型梁的内外手臂比为2:1时,理论表达式才有简洁的形式.为了更好地利用所推导的理论表达,基于理论推导,本文开发了MATLAT图形用户界面(GUI).在GUI中输入可描述该超材料几何形状的独立几何参数,即可直接获取其等效泊松比和弹性模量.最后,基于理论结果,系统讨论了超材料微结构几何参数对其等效力学性能的影响,并将理论解与有限元计算结果进行了对比.结果表明,可以通过调控微结构几何参数获取大范围的目标力学性能. 展开更多
关键词 拉胀超材料 缺失支柱 手性结构 负泊松比 图形用户界面
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面向航空铝材力学性能试验的平面压入方法 被引量:1
16
作者 尹东霞 肖怀荣 +2 位作者 李纪涛 蔡力勋 吴旻 《中国测试》 CAS 北大核心 2023年第12期67-72,86,共7页
在役结构材料力学性能微损测试是结构完整性评价的重要内容,旨在获取航空铝材基本力学性能的毫微级平面压入试验方法尚需进一步发展。基于平面压入试验获取航空铝材的单轴拉伸力学性能,并建立获取材料洛氏硬度HRB的平面压入试验方法。针... 在役结构材料力学性能微损测试是结构完整性评价的重要内容,旨在获取航空铝材基本力学性能的毫微级平面压入试验方法尚需进一步发展。基于平面压入试验获取航空铝材的单轴拉伸力学性能,并建立获取材料洛氏硬度HRB的平面压入试验方法。针对5种航空铝材进行平面压入试验、单轴拉伸试验和洛氏硬度测试,对比结果表明:由平面压入试验预测得到的材料单轴拉伸力学性能及洛氏硬度与单轴拉伸试验及洛氏硬度测试结果密切吻合,单轴拉伸力学性能误差均在6%以内,洛氏硬度误差在7%以内;表明平面压入试验方法可通过单次单调加-卸载试验实现航空服役构件材料力学性能的微损获取。 展开更多
关键词 平面压入 能量-无量纲位移模型 洛氏硬度 航空铝材
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SiC/AZ31反贝壳结构复合材料的拉伸性能
17
作者 何博 罗茜 +2 位作者 常超 赵科 刘金铃 《航空材料学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期10-19,共10页
结合机械球磨和热变形工艺制备具有反贝壳结构的SiC/AZ31复合材料,通过工艺控制对复合材料微观结构进行有效调控。采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等对材料的微观结构进行表征,通过准静态拉伸实验测试材料的力学性能,并结合... 结合机械球磨和热变形工艺制备具有反贝壳结构的SiC/AZ31复合材料,通过工艺控制对复合材料微观结构进行有效调控。采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等对材料的微观结构进行表征,通过准静态拉伸实验测试材料的力学性能,并结合其微观形貌对强韧化机理与失效机制进行初步分析。结果表明:通过热变形工艺获得的反贝壳结构可以明显提升镁基复合材料的拉伸性能;当反贝壳结构复合材料基体的应变硬化能力得到提升时,能更好地补偿硬相中裂纹增殖带来的软化效应,复合材料的应变硬化能力得到提升。通过调控反贝壳材料软相片层尺寸,可以实现对拉伸性能的调控。软相片层较大时,材料拥有更好的韧性;软相片层较小时,材料拥有更高的强度。反贝壳结构复合材料良好的强韧性与其结构特点密不可分,其连续的硬相很好地起到了承载作用,而弥散的软相片层则有助于提升复合材料的韧性。该材料的主要强化机制包括弥散强化、细晶强化与异构形变诱导强化,而韧性的提高则归功于软相片层诱导的裂纹钝化和偏转。 展开更多
关键词 镁基纳米复合材料 贝壳 构型 强度 韧性
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基底纹理对镍/铜纳米双层膜刮擦行为影响的分子动力学模拟 被引量:5
18
作者 马俊 王冰 +1 位作者 范海冬 蒋晗 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期577-584,共8页
采用分子动力学模拟研究纳米尺度下的镍/铜双层膜的表面刮擦响应.考虑基底铜膜材料的不同表面纹理,建立分子动力学模拟模型,分析了纳米双层膜不同基底纹理下的刮擦响应,并且对比了两种典型基底纹理下不同刮头半径、不同刮擦深度对纳米... 采用分子动力学模拟研究纳米尺度下的镍/铜双层膜的表面刮擦响应.考虑基底铜膜材料的不同表面纹理,建立分子动力学模拟模型,分析了纳米双层膜不同基底纹理下的刮擦响应,并且对比了两种典型基底纹理下不同刮头半径、不同刮擦深度对纳米双层膜刮擦响应的影响.研究结果发现:不同的基底纹理下,位错缺陷程度的不同会导致刮头前方的切屑体积不同,存在切屑体积最大的基底纹理;针对两种典型基底纹理,在刮擦深度或刮头半径一定时,刮擦力随刮头半径或刮擦深度的增加而增大;当刮擦深度或刮头半径超过临界值时,表面具有特定齿槽纹理的基底具有一定的减摩作用. 展开更多
关键词 纳米薄膜 基底纹理 纳米刮擦 分子动力学模拟 镍/铜双层膜
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软材料粘接结构界面破坏研究综述 被引量:5
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作者 朱忠猛 杨卓然 蒋晗 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期1807-1828,共22页
软材料已经在软机器人、生物医学及柔性电子等各个领域得到广泛的应用.实际应用中,软材料多需要粘附于不同类型的基底上,与之共同组成工程构件进而实现特定的功能,粘接界面性能对构件的结构完整性与功能可靠性起着关键性作用.本文对目... 软材料已经在软机器人、生物医学及柔性电子等各个领域得到广泛的应用.实际应用中,软材料多需要粘附于不同类型的基底上,与之共同组成工程构件进而实现特定的功能,粘接界面性能对构件的结构完整性与功能可靠性起着关键性作用.本文对目前软材料粘接结构界面破坏行为方面的研究进行了系统总结.首先通过与传统粘接结构的对比,指出了“软界面”与“软基体”两种软材料粘接结构界面破坏行为的独特性及其物理本质.接着分别总结了“软界面”与“软基体”两种粘接结构界面破坏行为的实验表征方面的研究成果,对界面及基体黏弹性耗散对界面破坏机理的影响分别进行了分析.然后从理论角度,介绍了针对两种软材料粘接结构界面破坏行为的理论分析方法,并对已建立的相关理论模型进行了总结.之后以内聚力模型方法为基础,介绍了软材料粘接结构界面破坏行为数值模拟方面的相关研究进展.最后基于已有的研究成果,提出了目前研究所面临的挑战,并对可能的软材料粘接结构界面破坏的未来研究方向进行了讨论和展望. 展开更多
关键词 软材料 粘接 界面 脱粘
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颗粒增强复合材料压缩行为的位错动力学模拟 被引量:3
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作者 丁一凡 魏德安 +3 位作者 陆宋江 刘金铃 康国政 张旭 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1622-1633,共12页
颗粒增强铜基复合材料因具有极高的强度和弹性模量,优异的导电、导热性能和抗磨损能力,被广泛应用于航天航空、汽车、电子工业等领域.第二相强化是其主要的强化方式,其通过合金中弥散的微粒阻碍位错运动,可有效提高金属材料的力学性能,... 颗粒增强铜基复合材料因具有极高的强度和弹性模量,优异的导电、导热性能和抗磨损能力,被广泛应用于航天航空、汽车、电子工业等领域.第二相强化是其主要的强化方式,其通过合金中弥散的微粒阻碍位错运动,可有效提高金属材料的力学性能,提高其服役安全.针对该问题本文采用三维离散位错动力学(three-dimensional discrete dislocation dynamics,3D-DDD)方法,对微尺度颗粒增强铜基复合材料进行了微柱压缩模拟,分析了位错与第二相颗粒交互作用对材料力学响应的影响,揭示第二相颗粒强化的微观机理.本研究将第二相颗粒视为位错不可穿透的球形微粒,采用位错绕过机制模拟颗粒与位错的交互作用过程.通过调控滑移面相对于第二相颗粒中心的距离发现:屈服应力和应变硬化率均随距离的增大而减小.研究也发现Schmid因子越高的滑移系,屈服应力越低,后续应变硬化率越低.多位错与颗粒交互作用的模拟发现,同一滑移面中位错间的反应和不同滑移系中位错的交互作用可能是导致屈服应力和应变硬化率降低的关键. 展开更多
关键词 离散位错动力学 颗粒强化 取向效应 面心立方金属
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