检索结果-南通市图书馆

作者：高云鹏哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着织造工艺的进步,具有多向承载和抗冲击优点的三维机织复合材料由于其独特的横向性能逐渐成为当今学者们研究和未来发展的热点。然而,三维机织复合材料内部结构的复杂性、成型工艺的缺陷等,使得该材料在力学性能评价方面存在诸多待... 详细信息

随着织造工艺的进步,具有多向承载和抗冲击优点的三维机织复合材料由于其独特的横向性能逐渐成为当今学者们研究和未来发展的热点。然而,三维机织复合材料内部结构的复杂性、成型工艺的缺陷等,使得该材料在力学性能评价方面存在诸多待解决的问题,尤其是对于面外力学性能。显然,面外性能对材料的安全性评价和材料设计至关重要。因此,为了探究三维机织复合材料面外剪切性能,本文通过试验和数值模拟建立了一套针对该问题的研究方法。第一章通过国内外文献调研发现对于三维机织复合材料面外剪切性能缺少足够的研究,并详细的介绍了国内外复合材料剪切试验方法、复合材料剪切试验夹具、复合材料细观模型的研究进展、复合材料渐进损伤研究现状。明确了本文的研究目标和意义。第二章选择合适的三维机织复合材料面外剪切试验方法,针对某种典型层层斜纹结构的三维机织复合材料开展23方向的准静态面外剪切试验并对试验结果和材料的破坏形式进行讨论。第三章选择适当的损伤起始准则和损伤演化模型作为三维机织复合材料仿真的理论依据,并利用Fortran语言编写ABAQUS用户材料子程序实现。第四章建立具有周期性边界条件的单胞模型对本文的试验进行仿真,得到了面外剪切的应力-应变曲线和加载过程中的有关云图并与试验结果对比分析,为今后的有关研究提供一定的依据。

关键词：三维机织复合材料单胞面外剪切准静态渐进损伤模型

Al-Ni合金势函数优化及其马氏体相变机理研究

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Al-Ni合金势函数优化及其马氏体相变机理研究

作者：张哲哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

Al-Ni合金具有良好的形状记忆效应和高温性能，在航空航天等领域得到广泛应用。Al-Ni合金在一定条件下会发生马氏体相变，会改善其材料服役性能，深化其机理探索将提高其工业应用水平。当前对于Al-Ni合金马氏体相变机理研究多从实验方... 详细信息

Al-Ni合金具有良好的形状记忆效应和高温性能，在航空航天等领域得到广泛应用。Al-Ni合金在一定条件下会发生马氏体相变，会改善其材料服役性能，深化其机理探索将提高其工业应用水平。当前对于Al-Ni合金马氏体相变机理研究多从实验方面开展，但因为固体材料实验研究在技术上的困难，通过实验揭示的规律还不充分，需要探索从其他角度研究其相变机理。　　本论文采用分子动力学模拟研究Al-Ni合金马氏体相变机理。这种方法依赖性能良好的原子间相互作用势函数，以通过动力学计算手段预测合金的各种物理、力学行为。对于Al-Ni合金的势函数，本文采用第二近邻修正嵌入原子作用势（2NN-MEAM），选取影响材料性能的几个关键参数，利用基于遗传算法开发的势函数优化程序进行优化，得到了能更好模拟其马氏体相变的优化势函数，并基于该势函数从不同角度研究了Al-Ni合金马氏体相变机理。　　论文首先研究了不同条件下Al-Ni合金热弹性马氏体相变。在温度循环条件下得到了相变回滞曲线，并观察到随升降温的作用合金结构的变化和马氏体的产生。通过改变材料成分，研究了不同材料配比对回滞曲线的影响，发现合金成分会改变相变的温度和能量的损耗。研究发现升降温速率会改变马氏体相变成核，从而对相变产生影响;但反复升降温对马氏体相变没有影响。　　论文还研究了Al-Ni合金应力诱导马氏体相变。研究了产生应力诱导马氏体相变的温度条件，得到了相应的相变回滞曲线。通过改变材料成分配比，研究了不同成分下应力诱导马氏体回滞曲线，发现不同温度和成分对马氏体相变的影响规律。论文还发现疲劳荷载作用会对应力诱导马氏体相变产生影响。　　论文最后研究了马氏体机械性能，从宏观角度分析了合金力学性能与材料成分和温度的关系，研究发现材料成分和温度会影响马氏体的微观结构从而使合金的力学性能发生改变。

关键词： Al-Ni合金势函数优化应力诱导马氏体相变力学性能微观结构

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CuAlNi合金马氏体相变的声发射研究

CuAlNi合金马氏体相变的声发射研究

作者：秦丽媛哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

马氏体相变是热处理基础理论之一。工业生产的很多领域都存在对马氏体相变的应用。近年来马氏体相变中的形状记忆效应及超弹性逐渐成为研究的热点。铜基形状记忆合金是目前发现的形状记忆合金中重要的一类,其具有力学性能稳定、成本低... 详细信息

马氏体相变是热处理基础理论之一。工业生产的很多领域都存在对马氏体相变的应用。近年来马氏体相变中的形状记忆效应及超弹性逐渐成为研究的热点。铜基形状记忆合金是目前发现的形状记忆合金中重要的一类,其具有力学性能稳定、成本低等特点。而CuAlNi合金是最具实用价值的之一。但是其相变机理还不是很明确。本文就是从声发射角度来对CuAlNi合金的相变过程进行研究。合金在发生马氏体相变时,晶格会产生体积的膨胀,从而放出弹性波。声发射技术是一种动态无损检测手段,其具有很好的灵敏度,它很适合用来测量马氏体相变,可以及时测量出马氏体的产生和长大。本文首先对CuAlNi形状记忆合金的自身性质进行研究,其具有弹性常数及晶格两方面的不稳定性。当外界温度降低到马氏体开始温度时,便会激发这种不稳定性从而引发相变。相变放出波进一步影响周围母相发生相变。CuAlNi合金具有很强的各向异性,这主要表现在波的传播速度的各向异性。通过对CuAlNi合金性质的研究,建立了CuAlNi合金的相变模型,描述了相变的过程。根据所建立的CuAlNi合金的相变模型,用MATLAB软件对其相变时发生的波动进行计算,得到在发生马氏体相变时材料表面上点的振动情况。将用MATLAB软件计算的结果与文献中的实验结果进行对比分析,从而验证了对CuAlNi合金所建立的相变模型。

关键词： CuAlNi合金马氏体相变声发射

CuAlNi合金的MEAM势函数优化及其马氏体相变本构研究

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CuAlNi合金的MEAM势函数优化及其马氏体相变本构研究

作者：储成彪哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

形状记忆合金在现代科学技术中有着越来越广泛的应用，它具有形状记忆功能的原因是材料随温度或应力环境改变而发生马氏体相变。但囿于实验手段，人们对马氏体相变细节及机理仍不甚明了，这阻碍了其在工业应用上的深入发展。因此马氏体... 详细信息

形状记忆合金在现代科学技术中有着越来越广泛的应用，它具有形状记忆功能的原因是材料随温度或应力环境改变而发生马氏体相变。但囿于实验手段，人们对马氏体相变细节及机理仍不甚明了，这阻碍了其在工业应用上的深入发展。因此马氏体相变机理已成为固体相变研究领域一个重要课题。为了得到马氏体相变的细节，论文采用分子动力学手段对CuAlNi三元形状记忆合金中的马氏体相变进行模拟。首先发展了其势函数的优化算法，对所得马氏体相的原子空间构型进行了微区应变分析，结合相变过程中的原子应力，通过统计，从而对马氏体相变本构进行分析。本文主要的工作分为三个部分：（1）计算有限温度下材料弹性常数的形变-涨落杂交法的提出。新算法改进了文献中的涨落法，在准确率、适用范围、计算速度上都有明显的提高，特别是对于复杂多体势的效果更加明显。这一算法在势函数参数的优化工作中发挥了重要作用。（2）CuAlNi三元合金MEAM势函数的优化。MEAM势函数是半经验势，有众多参数需要调整优化。为了比较准确地模拟马氏体相变的正/逆热弹性及应力诱发相变，论文发展了一套结合遗传优化算法来调整CuAlNi合金MEAM势函数参数的软件。利用优化所得势函数来进行CuAlNi的相变模拟，得到马氏体层错和孪晶微结构，较好的再现了实验得到的回滞曲线。（3）马氏体相变本构的研究。论文提出了层错型马氏体微结构的应变计算方法及基于此的相界面识别方法，结合相变过程中所得的原子应力，从而对马氏体相变的应力应变进行统计，从而对马氏体相变的本构得到一些认识。论文所发展的方法和所得结论将对马氏体相变机理的研究起到促进作用。

关键词： CuAlNi合金马氏体相变分子动力学 MEAM 相变本构

CuAlNi合金马氏体成核的分子动力学模拟

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CuAlNi合金马氏体成核的分子动力学模拟

作者：班宇鑫哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

近年来，热弹性马氏体独特的形状记忆效应在工业应用领域备受关注，CuAlNi合金作为一种载体以其各方面的优势而拥有着广泛的发展前景。材料能够具有形状记忆效应，其基本原理在于这种材料在一定条件下具备可逆性马氏体相变。然而，由于... 详细信息

近年来，热弹性马氏体独特的形状记忆效应在工业应用领域备受关注，CuAlNi合金作为一种载体以其各方面的优势而拥有着广泛的发展前景。材料能够具有形状记忆效应，其基本原理在于这种材料在一定条件下具备可逆性马氏体相变。然而，由于马氏体相变机理至今尚不十分明确，导致CuAlNi合金的实际工程应用受到了极大的限制。为了进一步探究解决这一问题，有必要对马氏体相变机理进行深入细致的研究分析。本文的主要研究目的是探索CuAlNi三元形状记忆合金的马氏体相变成核机理。为了得到相变成核的具体模式，论文在课题组前期工作基础上，结合已有的MEAM势函数，以分子动力学模拟为主要研究方法、以微观结构对比为途径，对CuAlNi合金的热弹性马氏体相变进行数值模拟，以试图获得更加详尽的相变成核细节。为了能够深入推进对CuAlNi合金马氏体相变机理的研究工作，论文以相变成核为出发点，基于文献调研和前期工作，首先提出了关于马氏体相变成核和长大机制的具体模型，然后对模拟所得的海量空间构型数据进行了详尽的空间结构分析和力学量分析，重点揭示了成核与位错的出现和发展之间的关系，从而验证了该模型的正确性。在数据分析部分本论文发展了一系列独特的数值算法，主要包括以下几项：发展了马氏体相变孪晶的空间探测方法，该方法可以作为甄别相变是否发生的微观标准，这一算法应用起来更加直观、准确，为后续数据分析提供了有力的基础;建立了以伪伯格斯矢量判定位错的数值计算办法，初步得到了相变进程中位错的具体发展情况;另外，作为对晶格变形的辅助判断，还发展了以正应变研究相变形核的新方法。

关键词： CuAlNi合金马氏体相变成核数值模拟位错马氏体孪晶

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铜中孪晶形核力学机制的原子模拟研究

铜中孪晶形核力学机制的原子模拟研究

作者：陆明亮哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

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CuAlNi马氏体相变波场数值模拟

CuAlNi马氏体相变波场数值模拟

作者：李泽伟哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着特种合金的兴起，形状记忆合金的工程应用渐渐增加，多见于航空航天型材、精密医疗仪器、工业机器人等领域。其中，CuAlNi合金因其廉价与制备难度小等重要优势，成为诸多形状记忆合金中的明星。其形状记忆原理则是建立在具备可逆性... 详细信息

随着特种合金的兴起，形状记忆合金的工程应用渐渐增加，多见于航空航天型材、精密医疗仪器、工业机器人等领域。其中，CuAlNi合金因其廉价与制备难度小等重要优势，成为诸多形状记忆合金中的明星。其形状记忆原理则是建立在具备可逆性的马氏体相变基础之上的，除此以外，马氏体相变因独有其他特性，还广泛运用于材料强化韧化、变形控制等工业领域。然而马氏体相变机理尚不明确，这样的理论缺陷，大大阻碍了其进一步工程运用，制约了相关领域的发展。因此，针对马氏体相变机理的研究工作，将能够为突破这一理论障碍提供极大的帮助，不仅能够填补学术领域的空白，更具有广阔的工程应用前景。本文针对形状记忆合金CuAiNi的马氏体相变的机理做出了探索性的工作。为了能够突破分子动力学模拟的尺度限制，而在此基础之上进行规模较大的相变机理研究，以获得相变进程的全面信息。首先，文中通过对有关波场与马氏体的研究工作进行总结与归纳，确立了马氏体相变过程中，相变波与微结构的是通过交互激励的形式作用于彼此，进而推动相变的发展;之后，以相变波场为研究对象，运用波场分析的思路，建立了应力-速度交错网格有限差分算法;然后，基于他人对相变能垒的研究工作，讨论了通过分子动力学模拟得到的应力应变关系，简化了用于数值模拟的本构方程使之着重考虑剪切变形的影响，同时确定了甄别相变发生的标准;最后，用上述有限差分算法与本构关系形成的算法程序对马氏体相变区域的波场变化进行了数值模拟与讨论。在研究过程中，解决了本构不稳定、各向异性与时变区域带来的主要困难。结果较好的呈现出了马氏体相变应具备的独特的构型特点，并对构型的成因进行了细致地讨论。

关键词： CuAlNi 本构关系马氏体相变交错网格有限差分法数值模拟

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相变孪晶弹性场与马氏体构型的自反馈机制

相变孪晶弹性场与马氏体构型的自反馈机制

作者：李超逸哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

马氏体相变的研究已近百年,现已广泛的应用于工程领域。CuAlNi形状记忆合金的优秀性能就是基于热弹性马氏体中的微观组织,但其中相变孪晶的形成机理至今仍不很完善。马氏体相变理论研究的进展将推动马氏体的应用,因此对孪晶机制的深入... 详细信息

马氏体相变的研究已近百年,现已广泛的应用于工程领域。CuAlNi形状记忆合金的优秀性能就是基于热弹性马氏体中的微观组织,但其中相变孪晶的形成机理至今仍不很完善。马氏体相变理论研究的进展将推动马氏体的应用,因此对孪晶机制的深入研究十分重要。本文研究的基本思想如下：马氏体相变中由于原子晶格改变将产生本征应变,从而产生自适应弹性场,弹性场将反过来影响孪晶构型的生长。本文将以马氏体微观结构及自适应现象为研究背景,通过有限元方法计算不同构型下弹性应力和应变场,旨在探明由本征应变导致的弹性场与马氏体孪晶构型的关系。本文基于文献中Hane和Shield的数据构建了奥氏体-孪晶马氏体及楔形孪晶马氏体两类构型,并通过弱形式自行编写了Freefem++代码对两类构型中的弹性场进行了有限元分析。对于奥氏体-孪晶马氏体构型,针对固定边界、自由边界和弹性边界下构型的弹性应力场进行了分析,结果表明孪晶的形成对应变能有减小作用。同时,相界面处本征应变的分布方式对应力场的分布具有很大影响,分析表明以梯度方式变化的本征应变可有效减少体系的弹性能。而对于楔形矛尖状孪晶马氏体,针对相同构型下的不同体积分数的楔形孪晶构型的剪应力场进行分析,发现随着孪晶体积分数的增长,沿惯习面的最大剪应力会先增大后减小,这表明马氏体的生长在一定阶段后将因为自身产生的弹性场而被抑制。沿惯习面剪应力的分析还表明马氏体相变以沿惯习面扩张的方式进行。

关键词：马氏体相变 CuAlNi合金孪晶弹性场有限元 Freefem++

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温度梯度条件下二元合金的扩散相变

温度梯度条件下二元合金的扩散相变

作者：张靖昱哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

金属以及合金的相变问题是力学、材料学以及物理学交叉研究的焦点问题,通过数学建模的方法对相变演化过程进行数值模拟是一种高效且实用的方法,它避免了实验法所受到的条件限制。相场法通过引入相场变量,在描述非平衡状态下界面处的复... 详细信息

金属以及合金的相变问题是力学、材料学以及物理学交叉研究的焦点问题,通过数学建模的方法对相变演化过程进行数值模拟是一种高效且实用的方法,它避免了实验法所受到的条件限制。相场法通过引入相场变量,在描述非平衡状态下界面处的复杂演化时,避免了对两相界面的实时跟踪,可以直接模拟出整个相变过程。再通过适当的数值计算方法,在计算机上对整个相场模型进行求解,可以得到令人满意的模拟结果。本文基于经典的WBM模型和KKS模型思想,分别建立了对于纯金属凝固过程和二元合金固态相变的相场模型。并且考虑了温度场、溶质浓度场、弹性场等对于相场的影响,采用有限单元法对相场模型进行求解,并在有限元软件FreeFem++上实现了整个相变演化过程的模拟。对于纯金属凝固相变,研究了单晶粒生长的形貌与温度场的关系。并定量分析了相场控制方程中界面动力学系数、界面厚度系数以及界面各向异性模数与强度等参数对于枝晶形貌以及温度场变化的影响。最后添加温度梯度条件,观察到凝固相变过程产生了较大变化,结合温度场变化进行了分析与讨论。对于二元合金固态相变,首先在相场模型中引入了溶质浓度场与弹性场,并将弹性场对于其他场的影响做了简化的数学处理。通过调节溶质浓度初值条件,比较了单个晶粒的扩散控制型长大与界面控制型长大的溶质分布情况。通过等效应变的方式,对于固态相变过程中的弹性场分布进行了模拟。最后通过人为添加温度梯度外场,观察晶粒形貌、弹性应变场以及温度场的变化。

关键词：相场法有限单元法凝固相变固态相变 FreeFem++

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固体材料剪切松弛时内部原子的变化研究

固体材料剪切松弛时内部原子的变化研究

作者：孔令熙哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

一般而言,人们用松弛一词表示固体的一种与时间相关的力学行为。但本文研究的是固体材料因为受载内部原子发生的额外的空间位移,从而导致名义模量减少的松弛现象,这种松弛一般在材料受剪时发生。在研究固体的微观变形时,往往采用Cauchy-... 详细信息

一般而言,人们用松弛一词表示固体的一种与时间相关的力学行为。但本文研究的是固体材料因为受载内部原子发生的额外的空间位移,从而导致名义模量减少的松弛现象,这种松弛一般在材料受剪时发生。在研究固体的微观变形时,往往采用Cauchy-Born准则,即微观尺度上的变形梯度遵循该处的宏观变形梯度的准则。该准则应用广泛,但有其局限性,不适用于原胞中含多个原子的情况。本文的剪切松弛问题就旨在研究剪切载荷下材料内部原子的运动变化。根据能量最小化原理,这些原子受载后会自发寻找新的平衡位置,使得系统能量最低。这会导致宏观上应变保持不变,但相关应力水平降低,从而导致剪切模量的降低。因为松弛是材料中实际发生的情况,因此进行原子模拟时必须考虑到这一松弛现象。论文先从理论上探讨了松弛弹性模量与晶格中的力常数矩阵和virial应力对原子位移的导数之间的关系,后两者是晶体结构内部的物理量,反映了一种普适的规律。并以硅晶体为例,用原子模拟手段详细研究了其内部原子剪切松弛位移的具体情况。研究发现硅晶体中的原子松弛位移方向是与剪切位移方向相互垂直的,并呈现交替错向相对的分布形式。文中的理论结论和方法可推广应用至其它晶体材料。

关键词：剪切松弛 Cauchy-Born准则力常数矩阵 virial应力