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聚乙烯醇纤维增强水泥复合材料板的冲切性能

复合材料学报 2021年第3期38卷 902-910页

作者：李安令张朝辉郭帅成朱德举湖南大学土木工程学院绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室长沙410082 上海城建市政工程(集团)有限公司上海200331

利用MTS试验机对聚乙烯醇纤维(PVA)/水泥复合材料板进行准静态冲切试验,研究了不同PVA纤维掺量对其破坏形态和承载力的影响。结果表明:掺入PVA纤维能够将水泥基板的破坏形态由脆性破坏转为延性破坏。PVA/水泥复合材料板的冲切极限荷载... 详细信息

利用MTS试验机对聚乙烯醇纤维(PVA)/水泥复合材料板进行准静态冲切试验,研究了不同PVA纤维掺量对其破坏形态和承载力的影响。结果表明:掺入PVA纤维能够将水泥基板的破坏形态由脆性破坏转为延性破坏。PVA/水泥复合材料板的冲切极限荷载和耗能能力均随PVA纤维掺量增加而增大,其中耗能能力的增大更显著。进一步采用Instron落锤冲击系统对PVA纤维体积分数为2vol%的PVA/水泥复合材料板进行动力冲切试验,研究冲切速度(2.0~4.2 m/s)对PVA/水泥复合材料板的破坏形态、初裂荷载、极限荷载、初始刚度及耗能性能的影响。结果表明:与准静态试验相比,冲切荷载作用下PVA/水泥复合材料板的极限荷载增大,而耗能减少;此外相对初裂荷载和耗能,极限荷载的冲切速度相关性最显著。基于上述结果,构建了纤维增强水泥复合材料四线型拉伸本构模型,并通过反算模型和塑性铰线方法对纤维增强水泥复合材料板的冲切力学性能进行模拟,并得到材料的本构参数。本研究可以为PVA/水泥复合材料的抗冲切设计提供技术支撑。

关键词：纤维增强水泥复合材料聚乙烯醇(PVA)纤维冲击载荷应力-应变响应塑性铰

热-机械载荷下H13钢力学响应行为实验和数值分析

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材料导报 2020年第8期34卷 159-164,178页

作者：徐国财黎军顽左鹏鹏吴晓春上海大学材料科学与工程学院上海200072 高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室上海200072

采用MTS热-机械疲劳测试系统,同时建立电-磁-热-力多物理场耦合数值模型,研究了H13钢在200~600℃范围,对称拉、压机械应变(0.7%和0.9%)控制下同相位(In-phase,IP)和反相位(Out-of-phase,OP)应力-应变响应行为。另外,基于实验和模拟数据... 详细信息

采用MTS热-机械疲劳测试系统,同时建立电-磁-热-力多物理场耦合数值模型,研究了H13钢在200~600℃范围,对称拉、压机械应变(0.7%和0.9%)控制下同相位(In-phase,IP)和反相位(Out-of-phase,OP)应力-应变响应行为。另外,基于实验和模拟数据,结合寿命预测模型对H13钢进行了寿命预测。结果表明H13钢在准稳定热-机械循环阶段,随着循环次数的增加,最大拉、压应力不断降低;热-机械循环高温半周相较于低温半周会产生更大的非弹性应变;以同相位机械应变为0.7%模拟数据为例,在最大拉、压机械应变下,应力最值分别为598 MPa和-1148 MPa;H13钢在机械应变为0.7%时,同相位和反相位的实测疲劳寿命(周)分别为287和266,机械应变为0.9%时疲劳寿命分别为207和189;依据实验和模拟数据,结合Ostergren模型得出了预测寿命,并与实测寿命进行比较分析。

关键词： H13钢数值模拟应力-应变响应寿命预测

高韧性水泥基复合材料拉伸和弯曲性能的相关性

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土木工程学报 2021年第7期54卷 54-61,132页

作者：李安令郭帅成朱德举湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 湖南大学绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室湖南长沙410082

高韧性水泥基复合(HTCC)材料的拉伸应力-应变关系能够反映其力学性能,而简单的线性模型无法不能准确地分析其力学性能。为更准确地分析HTCC材料的力学性能,提出可以体现其应变硬化和软化行为的四线型拉伸本构。基于该本构模型,推导出矩... 详细信息

高韧性水泥基复合(HTCC)材料的拉伸应力-应变关系能够反映其力学性能,而简单的线性模型无法不能准确地分析其力学性能。为更准确地分析HTCC材料的力学性能,提出可以体现其应变硬化和软化行为的四线型拉伸本构。基于该本构模型,推导出矩形截面构件的弯矩-曲率响应的理论解。利用弯矩面积法计算出三点弯曲和四点弯曲试验构件的跨中挠度,得到HTCC材料拉伸和弯曲性能之间的关系。利用该模型对HTCC材料的弯曲性能进行模拟,并对比文献中的数据验证该模型的准确性。通过参数分析,研究HTCC材料拉伸本构参数的变化对其弯曲性能的影响。该模型能够准确预测HTCC材料的拉伸本构参数或弯曲力学性能,为HTCC材料在矩形截面构件设计中的应用提供技术支撑。

关键词：水泥基复合材料拉伸模型弯曲性能弯矩-曲率响应应力-应变响应

交变载荷下缺口根部应力—应变近似计算方法研究

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交变载荷下缺口根部应力—应变近似计算方法研究

作者：曹汉杰上海交通大学

学位级别：硕士

机械零构件的疲劳破坏是目前机械故障诊断领域最引人关注的问题之一,目前的理论认为对疲劳寿命预测关键的在于获得缺口根部的应力-应变响应。在众多缺口根部应力-应变分析方法中,近似计算方法由于容易实现、计算速度快,在工程应用中有... 详细信息

机械零构件的疲劳破坏是目前机械故障诊断领域最引人关注的问题之一,目前的理论认为对疲劳寿命预测关键的在于获得缺口根部的应力-应变响应。在众多缺口根部应力-应变分析方法中,近似计算方法由于容易实现、计算速度快,在工程应用中有很高的实用价值。本文针对受到单轴或多轴比例与非比例加载的交变载荷下缺口根部的应力-应变近似计算方法进行研究。经过对三种最典型的建立外加名义应力-应变和缺口根部实际应力-应变关系的方法:Neuber法、ESED方法和热力学方法,从能量角度进行分析比较,发现三种方法的内在联系。通过引入一个类似于振动阻尼系数的参量C,建立了一个描述外加名义应力-应变和缺口根部实际应力-应变关系的统一表达式,(?)表示塑性变形过程中的热力学耗散系数,当它取不同值时分别对应Neuber法、ESED方法和热力学方法。一个统一表达式推广的增量表达形式方程被提出,该方程结合Jiang-Sehitoglu材料本构关系模型得到一个关于缺口根部应力-应变和应力-应变增量的方程组。利用得到的方程组可以实现非比例加载情况下对缺口根部的应力-应变响应路径进行计算。用FORTRAN编写了一个用于该方程组数值求解的计算机程序。有限元分析方法被用于确定缺口根部应力集中的位置和缺口几何参数:真实应力集中系数、真实应变集中系数和理论应力集中系数??。在四种多轴加载路径下,用本文提出的统一表达式计算得到的Neuber法、ESED方法和热力学方法对应的缺口根部应变响应,分别与实验数值比较,结果显示:Neuber法通常高估缺口根部的应变;ESED法通常低估缺口根部的应变;热力学方法得到的数值最接近实验数值。该结果与大量已有的实验和有限元分析结论相吻合。

关键词：交变载荷应力-应变响应近似计算热力学有限元方法

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铝/硅橡胶复合材料动态压缩行为的研究

爆炸与冲击 2004年第1期24卷 44-48页

作者：程和法黄笑梅李剑荣韩福生合肥工业大学材料科学与工程学院安徽合肥230009 中国科技大学力学与机械工程系安徽合肥230026 中国科学院固体物理研究所安徽合肥230031

通过向开孔泡沫铝中填充硅橡胶而制备了铝 /硅橡胶复合材料 ,在Hopkinson压杆实验装置上对这种材料进行了动态压缩实验 ,分析了其动态压缩应力应变响应特征 ,并与开孔结构泡沫铝的压缩行为进行了比较。结果表明 :铝 /硅橡胶复合材料... 详细信息

通过向开孔泡沫铝中填充硅橡胶而制备了铝 /硅橡胶复合材料 ,在Hopkinson压杆实验装置上对这种材料进行了动态压缩实验 ,分析了其动态压缩应力应变响应特征 ,并与开孔结构泡沫铝的压缩行为进行了比较。结果表明 :铝 /硅橡胶复合材料的压缩应力应变响应具有两个阶段的特征 ,即弹性和塑性变形阶段 ;这种复合材料具有较强的应变率效应 ,随应变率的提高 ,其屈服强度和流动应力显著上升。

关键词：铝/硅橡胶复合材料材料力学泡沫铝动态压缩实验应力-应变响应应变率效应屈服强度

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钢纤维混凝土的受力破坏机制及力学性能研究

混凝土与水泥制品 2023年第3期 56-59,63页

作者：任宏伟中铁十九局集团第二工程有限公司辽宁辽阳111000

采用试验和数值模拟相结合的方法,对比研究了普通混凝土和钢纤维混凝土的力学性能、应力-应变响应、破坏特征和声发射规律。结果表明:随着钢纤维体积掺量的增加,试件的抗压和抗折强度均呈先增大后减小的趋势,适宜掺量范围为2.0%~2.5%,... 详细信息

采用试验和数值模拟相结合的方法,对比研究了普通混凝土和钢纤维混凝土的力学性能、应力-应变响应、破坏特征和声发射规律。结果表明:随着钢纤维体积掺量的增加,试件的抗压和抗折强度均呈先增大后减小的趋势,适宜掺量范围为2.0%~2.5%,超过该掺量范围后,试件的抗压和抗折强度降低;掺入适量钢纤维可增大混凝土的弹性模量和残余强度,增强混凝土的峰后延性,改善混凝土的破坏形态。

关键词：钢纤维混凝土声发射应力-应变响应力学性能数值模拟试验

基于DIC方法的车用PP+EPDM-TD10材料动态力学性能研究

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塑料工业 2017年第5期45卷 116-119页

作者：程国阳杨黎明黄亚峰谢书港于鑫淼吴昊张赛刘军孟宪明宁波大学浙江宁波315211 中国汽车技术研究中心天津300300

结合改性聚合物材料的实际使用工况,结合数字图像相关法(DIC),对车用前保险杠外罩材料聚丙烯+三元乙丙橡胶(PP+EPDM-TD10)进行应变率为准静态(0.000 6 s^(-1))、1 s^(-1)、25 s^(-1)、90 s^(-1)的拉伸试验。得到材料在各应变率下的应力... 详细信息

结合改性聚合物材料的实际使用工况,结合数字图像相关法(DIC),对车用前保险杠外罩材料聚丙烯+三元乙丙橡胶(PP+EPDM-TD10)进行应变率为准静态(0.000 6 s^(-1))、1 s^(-1)、25 s^(-1)、90 s^(-1)的拉伸试验。得到材料在各应变率下的应力-应变信息。分析该材料的拉伸破坏过程,以及应变率对其力学性能影响。结果表明,应变率对黏弹性材料聚丙烯(PP)+三元乙丙橡胶(EPDM)-TD10的断裂应力、断裂应变、屈服应力和流变应力影响较大。根据改进的Erying理论模型,结合试验数据得出该材料的屈服应力与应变率之间函数模型。

关键词：动态测试中低应变率聚丙烯+三元乙丙橡胶-TD10 应力-应变响应

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纳米碳酸钙改性聚丙烯大变形行为的研究

塑料科技 2019年第6期47卷 29-33页

作者：宋科昆明理工大学建筑工程学院

为了研究纳米碳酸钙改性聚丙烯(PP/nano-CaCO3)在不同应变率下的大变形特性及相关机理,采用疲劳试验机(MTS)结合数字图像相关技术(DIC)对该种材料在不同拉伸速率下进行单项拉伸试验,并用有限元对其进行数值模拟,得出了不同变形程度的试... 详细信息

为了研究纳米碳酸钙改性聚丙烯(PP/nano-CaCO3)在不同应变率下的大变形特性及相关机理,采用疲劳试验机(MTS)结合数字图像相关技术(DIC)对该种材料在不同拉伸速率下进行单项拉伸试验,并用有限元对其进行数值模拟,得出了不同变形程度的试验结果。之后采用电镜扫描(SEM)对不同变形程度的试件表面进行分析。结果表明:PP/nano-CaCO3在不同拉伸速率下的应力-应变可分为线弹性阶段、屈服阶段、软化颈缩阶段及应力稳定阶段。其中,线弹性阶段、屈服阶段及峰值应力基本不受拉伸速率的影响,应力稳定阶段的稳定应力随着拉伸速率的增大而减小,测试试件的延展率超过300%后仍可继续拉伸延长。电镜扫描发现:随着变形量的增大,试件表面的纹理及皱褶凸起也增大。总的来说,PP/nano-CaCO3相比纯PP具有更好的应力-应变稳定性、延展性及柔软度,在抗冲击及承载结构件中具有很好的应用前景。

关键词：纳米碳酸钙改性聚丙烯大变形 DIC 数值模拟应力-应变响应

H13热作模具钢热-机械疲劳损伤和寿命的预测

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上海金属 2020年第3期42卷 12-16,20页

作者：张永强徐国财左鹏鹏黎军顽吴晓春大冶特殊钢有限公司湖北黄石435001 上海大学材料科学与工程学院上海200444 省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室上海200444

采用MTS热-机械疲劳试验机测定了H13热作模具钢在200~600℃、机械应变为0.7%和0.9%的同相和反相热-机械疲劳寿命,并基于循环损伤理论采用Ostergren寿命预测模型预测了H13钢的疲劳损伤和疲劳寿命。结果表明:无论是同相还是反相热-机械疲... 详细信息

采用MTS热-机械疲劳试验机测定了H13热作模具钢在200~600℃、机械应变为0.7%和0.9%的同相和反相热-机械疲劳寿命,并基于循环损伤理论采用Ostergren寿命预测模型预测了H13钢的疲劳损伤和疲劳寿命。结果表明:无论是同相还是反相热-机械疲劳,其应力-应变响应曲线均明显不对称;高温半周的应力-应变响应曲线出现明显的应力松弛,且其塑性应变高于低温半周;随着循环周次的增加,H13钢的滞回能逐渐增大,机械应变增加,损伤加剧;与反相热-机械疲劳相比,H13钢的同相热-机械疲劳寿命更高。采用Ostergren寿命预测模型获得的机械应变为0.7%和0.9%的H13钢同相和反相热-机械疲劳寿命分别为323和313周次及198和194周次,均与实测值较为吻合。

关键词： H13热作模具钢应力-应变响应疲劳损伤热-机械疲劳寿命