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随着社会工业化进程的不断推进,为满足人们日常生产生活的需要,科研工作者从未停止对世界的研究,其中包括各种理论,方法及技术手段,涉及航空,航海,能源,材料,环境等等。高分子材料作为材料中的一个重要的分支,受到社会各界的广泛关注。在21世纪的今天,随着石油的大量开采提炼,其衍生物“烃”产量越来越大,给聚丙烯(PP)材料生产提供大量的原料。PP材料有着优秀的性能,可以在众多的领域替代传统的材料,如:其优异的耐磨性能在齿轮方面可以替代传统金属材料;在建筑行业,作为添加剂的PP材料可以显著的改善混凝土的性能,在管道上,PP-R材料逐渐成为建筑管材的主流,在汽车构件上PP材料也发挥着重要的作用。纯PP材料性能较差,因此研究都为改性PP材料,就目前以获取的国内外文献中,多是对于PP材料设计、改性、断裂损伤性能研究。材料本身为高分子,其化学键具有不对称性,切割材料的取向对材料性能可能会具有一定的影响,而文献中对PP材料的取向性能研究较为稀少。为此,本课题选择不同取向下的改性PP材料(Nano-CaCO-PP),采用实验手段对其研究,研究取向对材料性能的一些影响。以便对工程实际运用提供一些参考。本文的主要研究工作和成果分为以下几个方面:1)首先对三种取向下的材料进行单轴拉伸试验,得出三种取向下材料的弹性模量、泊松比、应力应变曲线。2)切割不同取向下的改性PP材料,进行I型疲劳裂纹预制,预制2mm长度疲劳裂纹,在疲劳裂纹预制过程中,三种取向下均出现疲劳迟滞现象。但是三种取向下预制同样长度裂纹所需要的循环次数各不相同。3)利用MTS试验机,采用位移控制对含裂纹的三种取向下材料进行准静态加载研究,发现不同取向下含裂纹试件力学性能存在一定的差异。同时得出加载力F与裂纹扩展量△a之间的曲线关系图,通过三种取向下F-△a的比较,发现90°取向性能较45°、0°优异。4)采用数字图像相关技术及高数摄像系统,利用Vic-2d软件对同一取向下不同荷载作用下与不同取向下同一荷载作用下的位移场、应变场进行分析,再次证明取向对含裂纹改性PP材料性能具有一定的影响。5)利用Labview编写程序配合相应的硬件设备搭建冲击测试系统,通过同种取向下不同裂纹长度与不同取向下同一裂纹长度材料的实验研究,发现裂纹长度对改性PP材料抗冲击性能具有一定的影响,同时发现材料的取向对其抗冲击性能影响较大。结合动态应力强度因子的计算,对冲击荷载作用下材料不同取向下动态应力强度因子进行粗略的计算分析。6)利用扫描电镜(SEM)分别对准静态实验与冲击实验条件下的材料断口进行形貌分析,分析其准静态下的断裂损伤形式,冲击荷载作用下的损伤形式,及不同取向下材料断面存在区别。

关键词：改性PP材料材料取向 Labview 落锤冲击断口形貌

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基于拉伸试验的板料成形性能研究

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锻压技术 2013年第2期38卷 37-39页

作者：丁华薛松张东张维西南科技大学制造学院四川绵阳621010

板料的成形性能不仅取决于板料本身的材料特性也取决于板料的各向异性以及成形工艺条件,比如成形速度。以DC06冷连轧低碳钢板为研究对象,探讨了板料在不同取向和不同变形速度下的力学性能,并应用WDW-100微机控制电子万能试验机,对不同... 详细信息

板料的成形性能不仅取决于板料本身的材料特性也取决于板料的各向异性以及成形工艺条件,比如成形速度。以DC06冷连轧低碳钢板为研究对象,探讨了板料在不同取向和不同变形速度下的力学性能,并应用WDW-100微机控制电子万能试验机,对不同取向的DC06钢板料试件在不同拉伸速率下进行试验。试验分析结果表明:DC06对拉伸速度敏感,当拉伸速率为***-1时材料成形性能最好;材料取向对于成形性有一定的影响。

关键词：板料成形 DC06钢材料取向拉伸速率

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Ⅰ+Ⅱ复合型裂纹在奥氏体不锈钢06Cr19Ni10中扩展的研究

Ⅰ+Ⅱ复合型裂纹在奥氏体不锈钢06Cr19Ni10中扩展的研究

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作者：王振北北京化工大学

学位级别：硕士

疲劳断裂是压力容器强度失效的主要形式之一,因此对压力容器疲劳断裂的研究备受关注。断裂力学中根据裂纹受力不同,将裂纹分为三种基本类型,即张开型裂纹(Ⅰ型)、滑开型裂纹(Ⅱ型)和撕开型裂纹(Ⅲ型)。实际工程结构中,裂纹多为上述三种... 详细信息

疲劳断裂是压力容器强度失效的主要形式之一,因此对压力容器疲劳断裂的研究备受关注。断裂力学中根据裂纹受力不同,将裂纹分为三种基本类型,即张开型裂纹(Ⅰ型)、滑开型裂纹(Ⅱ型)和撕开型裂纹(Ⅲ型)。实际工程结构中,裂纹多为上述三种裂纹组合的复合型裂纹。本论文以压力容器用奥氏体不锈钢06Cr19Ni10为材料研究Ⅰ+Ⅱ复合型裂纹的扩展情况。本论文的研究内容和主要结论如下：首先,对预制有斜缺口裂纹的试样进行疲劳试验,研究Ⅰ+Ⅱ复合型裂纹的扩展路径,扩展速率等问题。结果显示,无论缺口裂纹的倾斜角大小如何,在缺口裂纹顶端形成的新裂纹扩展方向总是垂直于疲劳载荷方向。应力强度因子计算结果表明,沿着新裂纹扩展方向,△K Ⅰ变化较为明显,△KⅡ变化很小,说明裂纹转型后为Ⅰ型裂纹,裂纹扩展速率和Ⅰ型应力强度因子变化幅之间满足Paris公式。其次,研究了应变强化对Ⅰ+Ⅱ复合型预制裂纹扩展的影响。先对预制有斜缺口裂纹的试样进行3.5%的拉伸预应变,然后进行疲劳试验,并与没有进行应变强化的试样进行对比,结果发现在缺口裂纹顶端形成的新裂纹扩展路径没有变化,但新裂纹萌生难度增加,而且新裂纹起始扩展速率小,扩展一定长度后,疲劳裂纹扩展速率赶上甚至超过无拉伸预应变的试样。有限元计算表明,扩展速率的变化是由于预应变过程在裂纹尖端形成了残余应力的结果。最后,论文还试验研究了材料不同取向对Ⅰ+Ⅱ复合型裂纹扩展的影响。结果显示,新裂纹起裂后,裂纹仍由Ⅰ+Ⅱ复合型转变为Ⅰ型,材料取向对裂纹扩展路径没有影响,对裂纹扩展速率影响也很小。此外,论文还考察了材料取向对材料拉伸性能和冲击韧性的影响,并力图通过金相分析解释所取得的结果。

关键词： Ⅰ+Ⅱ复合裂纹裂纹扩展数值模拟应变强化材料取向

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