检索结果-内蒙古大学图书馆

力学学报 2021年第6期53卷 1622-1633页

作者：丁一凡魏德安陆宋江刘金铃康国政张旭西南交通大学力学与工程学院应用力学与结构安全四川省重点实验室成都610031

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,... 详细信息

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.

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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软材料粘接结构界面破坏研究综述

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力学学报 2021年第7期53卷 1807-1828页

作者：朱忠猛杨卓然蒋晗西南交通大学力学与工程学院应用力学与结构安全四川省重点实验室成都610031

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... 详细信息

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.

关键词：软材料粘接界面脱粘

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超弹性NiTi合金率相关相变图案演化模拟

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材料工程 2021年第4期49卷 102-110页

作者：赵家祥李建梁志鸿邱博阚前华西南交通大学力学与工程学院应用力学与结构安全四川省重点实验室成都610031

基于超弹性NiTi合金薄板在不同温度下的拉伸实验结果,采用三段线性弹塑性本构模型,通过热物理常数等效法考虑相变潜热对温升的影响,利用有限元软件ABAQUS对相变图案演化进行模拟,揭示相变图案演化的率相关性机理。模拟结果表明:超弹性N... 详细信息

基于超弹性NiTi合金薄板在不同温度下的拉伸实验结果,采用三段线性弹塑性本构模型,通过热物理常数等效法考虑相变潜热对温升的影响,利用有限元软件ABAQUS对相变图案演化进行模拟,揭示相变图案演化的率相关性机理。模拟结果表明:超弹性NiTi合金在拉伸过程中发生应力诱发马氏体相变,宏观表现为局部相变带的萌生、扩展与合并;由于相变潜热的释放,相变带的萌生伴随着局部温升,温升的峰值与加载应变率密切相关;局部相变带与加载方向成一定夹角,角度为50°~65°;随着加载速率增加,试样从等温向绝热状态转变,相变应力与局部温升随之增加,相变更容易在低温区域萌生,导致相变带数量不断增加;模拟的超弹性NiTi合金在不同应变率下的相变图案及温度场演化与实验结果吻合较好,为阐明该合金的相变局部化演变过程提供了参考。

关键词：超弹性相变图案率相关温升有限元模拟

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基于双参数地基系统的改进傅里叶级数振动方法研究

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振动与冲击 2021年第14期40卷 85-91页

作者：王吉高芳清西南交通大学力学与工程学院成都610031 西南交通大学应用力学与结构安全四川省重点实验室成都610031

双参数地基系统中,在含自由边界或弹性边界处,其上板结构弯曲位移不为零,将导致基底压力向地基板外域传递和扩散,从而使板外域地基产生沉降。然而,现有的研究因边界条件的局限性忽略了板外域地基沉降,使得该类边界的计算结果产生较大的... 详细信息

双参数地基系统中,在含自由边界或弹性边界处,其上板结构弯曲位移不为零,将导致基底压力向地基板外域传递和扩散,从而使板外域地基产生沉降。然而,现有的研究因边界条件的局限性忽略了板外域地基沉降,使得该类边界的计算结果产生较大的误差。针对双参数地基上矩形薄板的弯曲振动问题,基于改进Fourier级数法和Vlazov假定,提出了一种能在任意边界条件下考虑板外域地基沉降的振动分析方法。通过参数化分析,并与文献和有限元计算结果进行对比,验证了该方法具有较快的收敛速度和较高的计算精度;在此基础上,研究了不同自由边界数组合和弹性边界下地基沉降对振动特性的影响。

关键词：双参数地基板外域地基沉降改进Fourier级数法 Vlazov假定任意边界条件

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CrMnFeCoNi高熵合金拉伸断裂的晶体塑性有限元模拟

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机械工程学报 2021年第22期57卷 43-51页

作者：王姝予宋世杰陆晓翀阚前华康国政张旭西南交通大学力学与工程学院成都610031 西南交通大学应用力学与结构安全四川省重点实验室成都610031

CrMnFeCoNi高熵合金的优异力学性能使其具有广阔的工程应用前景。材料力学行为的本构描述对其工程服役行为的安全评估至关重要,但是描述CrMnFeCoNi高熵合金拉伸断裂行为的本构模型少见报道。基于晶体塑性本构模型,利用Cohesive单元在多... 详细信息

CrMnFeCoNi高熵合金的优异力学性能使其具有广阔的工程应用前景。材料力学行为的本构描述对其工程服役行为的安全评估至关重要,但是描述CrMnFeCoNi高熵合金拉伸断裂行为的本构模型少见报道。基于晶体塑性本构模型,利用Cohesive单元在多晶代表性体积单元内部植入含损伤破坏机制的晶界,模拟了CrMnFeCoNi高熵合金在单轴拉伸下的晶间断裂过程。模拟结果与试验所得的应力-应变曲线吻合较好,且能准确描述断裂发生时的应力下降过程,说明采用晶体塑性本构模型与Cohesive本构模型可以有效描述材料的宏观响应行为和断裂失效行为。进一步分析表明:裂纹从应力集中处开始萌生;随着应变的持续增加,裂纹沿着晶界扩展,最终造成断裂;晶粒随机取向对裂纹萌生位置与扩展路径有显著影响,但对宏观拉伸应力-应变曲线几乎没有影响。

关键词： CrMnFeCoNi高熵合金晶体塑性有限元 Cohesive单元断裂行为取向效应

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基于水平剪切导波的钢桥面板疲劳裂纹在线识别方法

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固体力学学报 2023年第4期44卷 458-469页

作者：胡宇豪苗鸿臣张清华崔闯阚前华康国政应用力学与结构安全四川省重点实验室力学与航空航天学院西南交通大学成都611756 土木工程学院桥梁工程系西南交通大学成都611756

正交异性钢桥面板广泛应用于大跨度桥梁,然而该类桥面板极易疲劳损伤并出现开裂,严重影响桥梁的服役安全.传统逐点扫描的无损检测方法无法满足大跨度桥梁全域快速的检测要求,迫切需要发展在线智能监测方法.与频散的Lamb波相比,零阶水平... 详细信息

正交异性钢桥面板广泛应用于大跨度桥梁,然而该类桥面板极易疲劳损伤并出现开裂,严重影响桥梁的服役安全.传统逐点扫描的无损检测方法无法满足大跨度桥梁全域快速的检测要求,迫切需要发展在线智能监测方法.与频散的Lamb波相比,零阶水平剪切波(SH_(0)波)因其非频散特性,是实现正交异性钢桥面板在线监测的理想导波模态,但相关研究极为匮乏.论文首先通过有限元模拟系统研究了SH_(0)波与U肋焊缝的作用规律,发现在一阶截止频率以下,U肋和焊缝对SH_(0)波在顶板中的传播影响较小,可忽略不计.在一阶截止频率以上,U肋会导致SH_(0)波部分能量转化为SH_(1)波,但产生的SH_(1)波幅值较小.接着通过自主研制的压电换能器,实现了16mm厚顶板中单模态SH_(0)波的激励与接收.在此基础上,实验验证了SH_(0)波与U肋及焊缝的作用规律.最后,搭建了SH_(0)波焊缝裂纹检测系统,实验证明了SH_(0)波可以准确识别正交异性钢桥面板中焊缝典型裂纹缺陷.论文的工作可为发展基于超声导波的正交异性钢桥面板的智能监测技术奠定相关基础.

关键词：水平剪切导波正交异性钢桥面板缺陷检测压电换能器结构健康监测

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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

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力学学报 2022年第10期54卷 2733-2746,I0002页

作者：朱一林江松辉于超西南石油大学土木工程与测绘学院工程安全与防护研究院成都610500 西南交通大学力学与航空航天学院应用力学与结构安全四川省重点实验室成都610031

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... 详细信息

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.

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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含冷却孔镍基合金次级取向效应的应变梯度晶体塑性有限元研究

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力学学报 2023年第1期55卷 120-133页

作者：熊宇凯赵建锋饶威黄志勇康国政张旭西南交通大学力学与航空航天学院应用力学与结构安全四川省重点实验室成都610031 中国工程物理研究院总体工程研究所四川绵阳621999 北京工业大学材料与制造学部北京100124 四川大学空天科学与工程学院成都610065

单晶镍基合金具有优异的耐高温、高强、高韧等性能,这些力学性能受制造过程引入的次级取向和冷却孔的影响.已有研究大多关注单孔薄板的变形机理和力学性能,而工程中应用的往往是多孔薄板,当前亟需阐明多孔的塑性滑移带变形机理、次级取... 详细信息

单晶镍基合金具有优异的耐高温、高强、高韧等性能,这些力学性能受制造过程引入的次级取向和冷却孔的影响.已有研究大多关注单孔薄板的变形机理和力学性能,而工程中应用的往往是多孔薄板,当前亟需阐明多孔的塑性滑移带变形机理、次级取向效应以及冷却孔引起的应变梯度效应.文章采用基于位错机制的非局部晶体塑性本构模型对含冷却孔镍基单晶薄板的单拉变形进行了数值模拟.此模型基于塑性滑移梯度与几何必需位错的关系引入了位错流动项,因此可有效刻画非均匀变形过程中的应变梯度效应.为了全面揭示含孔镍基薄板的次级取向效应,系统研究了[100]和[110]取向(两种次级取向)下镍基薄板的单拉变形行为,并重点探究了在两种次级取向下冷却孔数量对薄板塑性行为的影响.此外,还分析了镍基合金板变形过程中各个滑移系上分切应力变化、主导滑移系开动以及几何必需位错密度的演化过程,并讨论了塑性滑移量及其分布特征对不同次级取向镍基合金板强度的影响.研究表明,单孔和多孔的[110]薄板抗拉强度均低于[100]薄板,多孔薄板的塑性变形过程比单孔薄板更为复杂且受次级取向影响更大,并且发生滑移梯度位置主要位于冷却孔附近以及塑性滑移带区域.研究结果可为工程中镍基合金的设计和服役提供理论指导.

关键词：晶体塑性镍基合金冷却孔次级取向塑性滑移应变梯度

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42CrMo钢的动态力学行为及高应变率效应的本构模型

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中国科学：技术科学 2021年第3期51卷 249-258页

作者：朱志武张光瀚卢也森西南交通大学力学与工程学院应用力学与结构安全四川省重点实验室成都610031 西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都610031

为研究42CrMo钢的冲击动态力学性能及本构模型,进行了冲击动态压缩实验和金相观察.材料表现出强烈的应变率依赖性,同时还得到不同应变率下力学性能差异的主要原因在于冲击动态载荷下的绝热剪切行为.采用热激活理论,分别考虑热应力和非... 详细信息

为研究42CrMo钢的冲击动态力学性能及本构模型,进行了冲击动态压缩实验和金相观察.材料表现出强烈的应变率依赖性,同时还得到不同应变率下力学性能差异的主要原因在于冲击动态载荷下的绝热剪切行为.采用热激活理论,分别考虑热应力和非热应力来解释变形机理,得到了应变率效应的描述.基于此,本文提出含高应变率效应的动态本构模型,通过绝热剪切准则来确定失稳的起始点,并与模型进行耦合.该模型能很好地描述42CrMo钢的准静态和冲击动态力学行为,特别是应变硬化效应和应变率效应.

关键词： 42CrMo钢本构模型绝热剪切分离式霍普金森压杆热激活

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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

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力学学报 2022年第7期54卷 1970-1981页

作者：崔光顺包陈李一磊孙建华杜开开西南交通大学力学与航空航天学院应用力学与结构安全四川省重点实验室成都610031 中国核动力研究设计院反应堆工程研究所成都610213

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... 详细信息

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.

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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