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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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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
2
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:1
3
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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水下穿越管道悬空段三级安全评价 被引量:3
4
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
5
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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一类分段非线性轧机辊系系统的奇异非混沌动力学研究 被引量:2
6
作者 曾青 乐源 李高磊 《动力学与控制学报》 2022年第3期1-7,共7页
考虑一类拟周期激励的分段非线性轧机辊系系统,发现了丰富的奇异非混沌动力学现象.揭示了该系统中奇异非混沌吸引子的产生机理.通过数值结果发现有三种路径可以演变为奇异非混沌吸引子,即分形路径、阵发路径和Heagy-Hammel路径.通过最... 考虑一类拟周期激励的分段非线性轧机辊系系统,发现了丰富的奇异非混沌动力学现象.揭示了该系统中奇异非混沌吸引子的产生机理.通过数值结果发现有三种路径可以演变为奇异非混沌吸引子,即分形路径、阵发路径和Heagy-Hammel路径.通过最大李雅普诺夫指数验证其非混沌特性;采用有理数逼近无理数和相敏感函数刻画其奇异特性. 展开更多
关键词 轧机辊系系统 拟周期激励 奇异非混沌吸引子 李雅普诺夫指数 相敏感函数
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非局部应变梯度理论下纳米梁的力学特性研究 被引量:2
7
作者 张英蓉 沈火明 张波 《力学与实践》 北大核心 2018年第2期167-172,共6页
基于非局部应变梯度理论,建立了一种具有尺度效应的高阶剪切变形纳米梁的力学模型.其中,考虑了应变场和一阶应变梯度场下的非局部效应.采用哈密顿原理推导了纳米梁的控制方程和边界条件,并给出了简支边界条件下静弯曲、自由振动和线性... 基于非局部应变梯度理论,建立了一种具有尺度效应的高阶剪切变形纳米梁的力学模型.其中,考虑了应变场和一阶应变梯度场下的非局部效应.采用哈密顿原理推导了纳米梁的控制方程和边界条件,并给出了简支边界条件下静弯曲、自由振动和线性屈曲问题的纳维级数解.数值结果表明,非局部效应对梁的刚度产生软化作用,应变梯度效应对纳米梁的刚度产生硬化作用,梁的刚度整体呈现软化还是硬化效应依赖于非局部参数与材料特征尺度的比值.梁的厚度与材料特征尺度越接近,非局部应变梯度理论与经典弹性理论所预测结果之间的差异越显著. 展开更多
关键词 非局部应变梯度理论 尺度效应 高阶剪切变形 纳米梁
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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
8
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
9
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
10
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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面向航空铝材力学性能试验的平面压入方法 被引量:1
11
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
12
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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软材料粘接结构界面破坏研究综述 被引量:5
13
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:2
14
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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船舶横摇系统的多稳态动力学及其控制 被引量:2
15
作者 赵文浩 张文 +1 位作者 李高磊 乐源 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第18期192-196,204,共6页
考虑一类非线性船舶横摇动力学模型,采用数值方法求解其运动微分方程,通过分岔图、相轨线图和吸引域揭示了系统的多稳态动力学。利用间歇控制方法,实现系统在不同的稳态之间切换。进一步考虑间歇控制力的强度,研究约束控制力对控制效果... 考虑一类非线性船舶横摇动力学模型,采用数值方法求解其运动微分方程,通过分岔图、相轨线图和吸引域揭示了系统的多稳态动力学。利用间歇控制方法,实现系统在不同的稳态之间切换。进一步考虑间歇控制力的强度,研究约束控制力对控制效果的影响。含约束的间歇控制方法,在限制了最大控制信号的情况下,先将当前系统的轨迹控制到一个暂态的轨迹上,再通过间歇控制进行不断的调整,使其最终稳定到期望周期解的轨迹上。数值研究结果表明,含约束的间歇性控制方法的整个控制过程相对平缓,同时又可以控制单次输入信号的强度大小,更适用于实际的多稳态动力系统。 展开更多
关键词 船舶横摇系统 多稳态动力学 吸引域 间歇控制方法
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弯直导条组合结构电机转子焊接装配残余应变试验研究
16
作者 杨寄诚 成志强 +2 位作者 王凯一 刁露阳 柳葆生 《中国测试》 北大核心 2017年第4期19-22,共4页
为减小电机转子工作时的温度应力,电机工程师应用膨胀节原理,设计两根弯导条和一根直导条的组合结构代替原来的直导条结构。采用切割法释放此结构电机转子的残余应变,应用应变仪采集应变数据,并与同样材料和直径的直导条结构的测试结果... 为减小电机转子工作时的温度应力,电机工程师应用膨胀节原理,设计两根弯导条和一根直导条的组合结构代替原来的直导条结构。采用切割法释放此结构电机转子的残余应变,应用应变仪采集应变数据,并与同样材料和直径的直导条结构的测试结果对比,分析弯直导条组合结构对电机转子残余应变的影响。研究结果表明:弯直导条组合结构对端环环向残余应变的大小和不均匀度影响有限,但对直导条残余应变的影响较大,导致其应变标准差相比直导条结构电机转子增加15.5倍,最大残余应变增大2.12倍。试验结果对电机转子导条结构的设计有一定参考价值。 展开更多
关键词 电机转子 直导条 弯导条 残余应变
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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
17
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
18
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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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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内压法锆合金薄壁管弹性模量试验研究
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作者 赵兴华 徐尹杰 +3 位作者 唐韵 包陈 李冬梅 朱可加 《中国测试》 CAS 北大核心 2024年第10期87-92,共6页
薄壁管内压加载下的弹性模量测量具有较大难度,通常采用拉伸法测得的弹性模量来近似代替。该研究基于弹性力学理论,推导薄壁管受内压时的应力和应变公式,进而建立薄壁管受内压时的弹性模量分析模型。完成某型锆合金薄壁管在20~400℃下... 薄壁管内压加载下的弹性模量测量具有较大难度,通常采用拉伸法测得的弹性模量来近似代替。该研究基于弹性力学理论,推导薄壁管受内压时的应力和应变公式,进而建立薄壁管受内压时的弹性模量分析模型。完成某型锆合金薄壁管在20~400℃下的内压试验和拉伸试验,对比分析两种方法得到的弹性模量差异。研究结果表明,该锆合金薄壁管20~400℃的弹性模量在67~96 GPa之间,且弹性模量随温度的增加而减小;基于内压法和拉伸法得到的锆合金薄壁管弹性模量趋势一致,且该变化趋势符合指数函数规律。两种方法所得锆合金薄壁管的弹性模量存在3%的差异,该差异在核电等精密领域不可忽视。因此,该研究建立的基于内压法的弹性模量试验方法具有良好的可行性,可更准确地描述薄壁管在内压状态下的力学性能。 展开更多
关键词 内压法 薄壁管 弹性模量 锆合金
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