检索结果-南通市图书馆

深埋花岗岩细观力学特性纳米压痕试验及参数均质化研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

中南大学学报（自然科学版） 2021年第8期52卷 2761-2771页

作者：徐鼎平柳秀洋徐怀胜江权李邵军李永红王观琪中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071 中国科学院大学北京100049 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司四川成都610072

采用纳米压痕试验研究双江口地下厂房花岗岩主要矿物石英、钾长石、斜长石以及云母的细观力学特性。为研究纳米压头压入峰值荷载与力学参数之间的关系,石英、钾长石和斜长石纳米压痕试验的峰值荷载取2×10^(-3),3×10^(-3),4×10^(-3),5... 详细信息

采用纳米压痕试验研究双江口地下厂房花岗岩主要矿物石英、钾长石、斜长石以及云母的细观力学特性。为研究纳米压头压入峰值荷载与力学参数之间的关系,石英、钾长石和斜长石纳米压痕试验的峰值荷载取2×10^(-3),3×10^(-3),4×10^(-3),5×10^(-3),6×10^(-3),7×10^(-3)和8×10^(-3) N,云母的纳米压痕试验的峰值荷载取1×10^(-3),2×10^(-3),3×10^(-3),4×10^(-3)和5×10^(-3)N。基于细观力学参数结果,采用稀疏(Dilute)法、Mori-Tanaka法和自洽(Self-consistent)法3种均质化方法求解花岗岩的等效弹性模量和泊松比,并与三轴压缩试验测定的宏观弹性模量和泊松比进行对比。研究结果表明:石英力学性质良好,钾长石次之,斜长石较差,云母最差且其测试参数最为离散;石英、钾长石和斜长石的弹性模量和硬度随峰值荷载的增大呈减小趋势,当峰值荷载达到5×10^(-3) N时,弹性模量和硬度测试结果趋于稳定,其弹性模量均值分别为105.5,100.8和68.1 GPa,硬度均值分别为14.8,11.7和3.1 GPa;云母受其片状层理结构和内部孔洞的影响,弹性模量和硬度随峰值荷载的变化趋势不明显,其弹性模量和硬度分别为44.2~47.8 GPa和1.57~2.01 GPa。均质化方法获得的等效泊松比与三轴压缩试验测得的宏观泊松比基本相同;均质化方法获得的等效弹性模量均大于三轴压缩试验测得的结果,其中Self-consistent法所得等效弹性模量偏差最大,Mori-Tanaka法次之,Dilute法最小;均质化方法获得的等效弹性模量更接近于高围压下的宏观弹性模量。

关键词：花岗岩纳米压痕试验细观力学特性峰值荷载均质化方法

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

纳米压痕试验方法研究

纳米压痕试验方法研究

作者：王春亮机械科学研究总院

学位级别：硕士

纳米压痕试验方法是在传统的布氏和维氏硬度试验方法的基础上发展起来的新兴的力学性能试验方法，它通过连续控制和记录加卸载时的载荷和位移数据，可以得到材料压痕硬度、杨氏模量、压痕蠕变、压痕松弛和断裂韧性等力学性能指标。美国... 详细信息

纳米压痕试验方法是在传统的布氏和维氏硬度试验方法的基础上发展起来的新兴的力学性能试验方法，它通过连续控制和记录加卸载时的载荷和位移数据，可以得到材料压痕硬度、杨氏模量、压痕蠕变、压痕松弛和断裂韧性等力学性能指标。美国MTS公司生产的纳米压痕仪是目前世界上最先进的纳米力学性能测试仪器之一，是微纳观力学性能测试的重要手段。本研究着眼于纳米压痕试验方法的影响因素，压痕硬度、马氏硬度和维氏硬度之间的关系，纳米压痕试验结果的不确定度，以及纳米压痕试验方法在薄膜试样中的应用等，其中的部分工作，根据目前的资料国内尚未开展。通过对纳米压痕试验影响因素的研究，结果表明a)对于纳米范围内的压痕试验，接触零点相对移动1％引起压痕硬度的相对误差约为4％，压痕模量的相对误差约为2％;b)压头面积函数必须定期校合，否则会使得测试结果出现误差，而且面积函数改变引起的压痕硬度的相对误差约为压痕模量的2倍;c)计算接触刚度时，卸载曲线拟合参数可选择在20～80％之间，而以往有关资料所介绍的是25～50％;d)连续刚度(CSM)法可以在连续加载过程中获得压痕硬度和压痕模量等压痕深度的连续函数，从而大大方便了薄膜材料的力学性能表征，但其测试结果与卸载法得到的结果不一定完全吻合，尤其在压痕硬度的测量上;e)采用玻氏压头和维氏压头进行纳米压痕试验时，相邻压入间距应保持在最大压入深度的25倍以上。在对压痕硬度、马氏硬度和维氏硬度之间关系的研究后发现，对于不同压头、以及不同硬度等级的试样，它们之间的关系不尽相同。本研究发现，对维氏压头而言，维氏硬度值约为压痕硬度值的0.0877倍，马氏硬度值约为压痕硬度值的0.8333倍;对玻氏(Berckvich)压头而言，维氏硬度值约为压痕硬度值的0.0901倍，马氏硬度值约为压痕硬度值的0.9009倍。本研究选择了高纯度熔融石英和高硬度GCr15钢样品，通过压入深度为2000nm的压痕试验，对样品的表面均匀性和深度均匀性进行了统计研究。高纯度熔融石英由于表面光滑(表面粗糙度R约为0.006μm)，又是非晶材料，各向同性，因此表面均匀性和深度均匀性都很好。采用变异系数表征时，压痕模量的表面均匀性为0.56％，深度均匀性为0.83％，压痕硬度表面均匀性为0.73％，深度均匀性为0.99％;采用F检验的统计方法更证明了在大多数情况下，该样品的不均匀性对压痕模量和压痕硬度试验结果的影响可以忽略不计。高硬度GCr15钢样品的表面粗糙度也可以达到约0.008μm。但由于其组织为多相合金，其中的隐针马氏体尺寸约为3μm，对于压入深度较小时，压痕硬度试验结果受其影响比较大，对于压入深度较大时，压痕试验结果受其影响相对比较小，采用F检验的统计方法证明了该样品的不均匀性有可能导致不同部位压痕模量和压痕硬度试验结果的偏差。影响纳米压痕测试结果的不确定度的因素很多，特别是由于纳米压痕试验设备和试验过程的复杂性，使得定量给出B类标准不确定度的评估十分困难，本研究通过实验室之间的比对试验研究，得出了采用纳米压痕试验方法测量熔融石英样品压痕模量的重复性限为2.96％，复现性限为9.33％，压痕硬度的重复性限为4.48％，复现性限为11.35％;测量Gr15钢样品压痕模量的重复性限为9.31％，复现性限为22.36％，压痕硬度的重复性限为15.67％，复现性限为26.60％。同时应用重复性限和复现性限的方法定量评估了纳米压痕试验方法的测量不确定度。该方法大大简化了纳米压痕试验结果的不确定度评估。从其不确定度评估结果得知，虽然接触零点确定和压头面积函数校准等对纳米压痕试验中压痕硬度测试值的影响大于压痕模量测试值(约为2倍)，但试验中压痕硬度和压痕模量的总不确定度确相差不大(压痕硬度的相对合成不确定度略大于压痕模量的相对合成不确定度)。即使对均匀性很好的样品，不同实验室间的试验结果仍可能存在一定的差异，这些差异可能来源于a)ISO 14577-1：2002对试验条件(如设备的校准，试验过程的控制等)规定得还不够严密;b)目前参加比对的实验室对该标准的理解或执行存在差异;c)各制造厂家生产的设备彼此间差异很大，准确度不一致等。随着试验次数的增多，纳米压痕试验结果的扩展不确定度减小，但试验次数超过5次后，试验次数对扩展不确定度的影响不大。本文还研究了几种现有的测试方法对于薄膜样品测试结果的影响，得出对于小于200nm的超薄膜，采用DCM组件中DCM CSM hardness & Modulus for Thin Films方法所得的结果相对比较可靠。在薄膜样品的测试中还发现不同硬度等级的薄膜，薄膜厚度对压痕模量和压痕硬度的影响程度也不一样，压入深度和薄膜厚度的比值是影响压痕模量和压痕硬度试验结果的重要因素。通过对厚度为10.4μm的氮化样品表面白亮层的试验结果分

关键词：纳米压痕试验压痕硬度压痕模量不确定度评估薄膜硬度重复性复现性

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

仪器化纳米压痕试验标准对比研究

中国测试 2018年第1期44卷 9-15页

作者：陈亚军郁佳琪王付胜王艾伦中国民航大学中欧航空工程师学院天津300300

仪器化纳米压痕试验方法是研究纳米级金属涂层硬度的一种重要方法,国内外相关机构均对仪器化纳米压痕试验进行标准的制定和修订。该文分别从标准适用范围、试验方法、标准块的标定、仪器的校准与检验以及试验结果不确定度影响因素5个方... 详细信息

仪器化纳米压痕试验方法是研究纳米级金属涂层硬度的一种重要方法,国内外相关机构均对仪器化纳米压痕试验进行标准的制定和修订。该文分别从标准适用范围、试验方法、标准块的标定、仪器的校准与检验以及试验结果不确定度影响因素5个方面对ISO 14577——2015、ASTM E2546-15以及GB/T 22458——2008 3个标准进行对比和分析。ISO 14577——2015的适用范围广,对于仪器校准和检验的准确度要求高。GB/T 22458——2008针对于微纳米范围内的试验,对试验环境、试样及其测试面、试验操作的要求更加精确和细致。ASTM E2546-15对试验方法和仪器检验与校准的规定相对简略,但对影响试验结果不确定度因素的要求非常详细,且通过实例给出具体操作步骤,易于实际应用。

关键词：纳米压痕试验 ASTM E2546—15 GB/T 22458——2008 对比分析

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

花岗片麻岩物理力学参数的纳米压痕试验研究

花岗片麻岩物理力学参数的纳米压痕试验研究

作者：杨晨西安理工大学

学位级别：硕士

纳米压痕试验作为一种材料学中常用的试验方法,被用于薄膜材料、金属材料、晶体材料等的表面力学参数测试中已有近30年历史,具有精度高、操作简单、对材料无损伤等优点。本文将其引入到对秦岭地区花岗片麻岩的力学参数测试中,弥补了传... 详细信息

纳米压痕试验作为一种材料学中常用的试验方法,被用于薄膜材料、金属材料、晶体材料等的表面力学参数测试中已有近30年历史,具有精度高、操作简单、对材料无损伤等优点。本文将其引入到对秦岭地区花岗片麻岩的力学参数测试中,弥补了传统单轴或三轴压缩试验在某些地区取样困难,解决破坏性试验中试样难以重复利用的问题,为岩石类材料宏观力学参数的获取提供了新的思路。为得到岩石的宏观力学参数弹性模量和泊松比,本文进行了以下工作:首先,使用桥切机、角磨机、砂纸、抛光机等设备,获得符合试验要求的花岗片麻岩试样,将试样放入超声波清洗机中使用无水乙醇清洗,然后使用烤箱恒温50℃进行烘干,以备试验待用。其次,将试样置于纳米压痕仪操作平台上,使用显微镜对其表面进行观察,标定目标区域进行点阵压痕试验,其中一次循环加卸载试验用来确定具体的加卸载参数和研究具体矿物成分的断裂韧性,十次循环加卸载试验用来研究各矿物的弹性模量和硬度随压痕深度的变化关系。接着将试样进行X射线衍射试验分析岩样中矿物组成及比例,进行SEM扫描电镜试验观察各矿物表面压痕详图,分析裂纹的发育规律。然后,对比分析了常用的四种均质化分析方法(即由材料的微观力学性质表征其宏观力学性质的过渡数学关系),最终选择二次均质化方法对试样进行均质化,得到了试样的宏观力学参数。最后,将同一花岗片麻岩块体抽芯取样若干个,进行单轴压缩试验,得到岩石的宏观力学参数,将其结果与纳米压痕试验均质化结果进行对比,分析本文所提方法对岩石力学参数求取的可行性。通过以上工作,得到了下面的结论:(1)纳米压痕试验对试样表面平整度要求高,试样处理的精细程度对试验结果影响较大。(2)最大荷载的大小对试样力学参数的影响较小,而持荷时间和加卸载速率选择不恰当会引起Nose现象,因此,石英和长石的保载时间选择50s,加载速率20gf/s,云母保载时间70s,加载速率10gf/s。(3)三种矿物的平均断裂韧性为,石英>长石>云母,且石英断裂韧性离散性最小,云母最大,三者的断裂韧性受其力学参数变化的影响不明显。(4)石英的力学性能好,弹性模量和硬度相比长石和云母最大,云母最软,其力学参数值最小且离散性大,原因可能与云母中的孔隙结构有关;石英和长石的弹性模量和硬度呈正相关的关系,线性回归关系较好;云母的而弹性模量和硬度的回归关系不明显,数据离散性极大。(5)石英的弹性模量和硬度随着压痕深度的增加而减小,但压深超过500nm以后其力学参数值基本稳定;长石的力学参数值随着压痕深度增加先迅速降低而后增长,在压痕深度超过1200nm后,基本稳定:云母的力学参数值随着压痕深度的增加而增加,且离散性很大。(6)通过二次均质化方法对花岗片麻岩的宏观力学参数进行推求,与单轴压缩试验结果对比,发现偏差率仅为14.9%,证明本文所提研究方法是可行的。

关键词：花岗片麻岩纳米压痕试验断裂韧性均质化

基于纳米压痕试验的上颌埋伏尖牙正畸过程仿真

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于纳米压痕试验的上颌埋伏尖牙正畸过程仿真

作者：朱芸芸南京林业大学

学位级别：硕士

上颌埋伏尖牙阻生是常见的错颌畸形之一,影响口腔功能的建立与美观。以往对埋伏牙的正畸治疗过程的研究大多集中在临床正畸治疗方法上,对在牙齿移动过程中起决定性作用的牙周膜的生物力学机制还不够明确。同时,目前在临床正畸矫治中,针... 详细信息

上颌埋伏尖牙阻生是常见的错颌畸形之一,影响口腔功能的建立与美观。以往对埋伏牙的正畸治疗过程的研究大多集中在临床正畸治疗方法上,对在牙齿移动过程中起决定性作用的牙周膜的生物力学机制还不够明确。同时,目前在临床正畸矫治中,针对不同位置形态的上颌埋伏尖牙也没有个性化的治疗方案。本文采用逆向工程建模、实验研究、本构模型构建、有限元仿真相结合的方法,为优化上颌埋伏尖牙的临床治疗提供理论依据。开展纳米压痕试验研究了牙周膜的材料模型,并基于此分析了不同形态、位置和方向的上颌埋伏尖牙在正畸力作用下的牙周组织应力响应。具体工作如下:(1)选取了上颌埋伏尖牙唇侧的左右两个案例和腭侧的左右两个案例的CT数据,通过MIMICS及CATIA逆向工程软件,建立了用于仿真所需三维模型,为后续对不同形态、位置和方向的上颌埋伏尖牙进行临床牵引状态下的有限元仿真,提供模型支持。(2)基于纳米压痕实验对牙周膜的生物力学特性进行了探讨。采用同一中年男性的尖牙切片试样进行了三组纳米压痕试验,获得了牙周膜加载、保载和卸载状态下的力和位移曲线。通过对卸载段的试验数据进行分析,发现牙周膜表现出明显的非线性超弹性材料特性,符合Ogden的三阶超弹性模型;通过对保载段的试验数据进行分析,发现牙周膜在保载过程中具有明显的粘弹性材料属性,符合Zener粘弹性模型。(3)通过有限元仿真软件,对不同形态、位置和方向的上颌埋伏尖牙在临床牵引状态下的牙周组织应力响应进行对比分析。对比所建立的四组有限元模型的仿真结果发现:在正畸力的作用下,牙周膜内外表面均有应力变化,应力集中部分基本上位于统一区域,且其分布的范围也大体一致,即在牙周膜颊侧牙槽嵴顶区域;不论是唇侧还是腭侧的埋伏尖牙在正畸过程中受力大小均与左右两侧位置无关;不论是左侧还是右侧的埋伏尖牙,在仿真结果中显示唇侧埋伏尖牙比腭侧埋伏尖牙等效应力值小,可以承受的载荷大。

关键词：上颌埋伏尖牙逆向工程纳米压痕试验牙周膜本构模型有限元仿真

化学环境对灰岩力学性能影响的纳米压痕试验研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

化学环境对灰岩力学性能影响的纳米压痕试验研究

作者：原诗晶西安理工大学

学位级别：硕士

腐蚀环境和岩体相互作用后岩体产生的变形、破坏是许多工程上难以解决的问题。岩土体长期处于腐蚀环境,对岩土体内部结构有明显损伤,从而降低其力学性能,使建筑工程遭到破坏。因此研究腐蚀环境下岩石的力学性能对实际工程有重要意义。... 详细信息

腐蚀环境和岩体相互作用后岩体产生的变形、破坏是许多工程上难以解决的问题。岩土体长期处于腐蚀环境,对岩土体内部结构有明显损伤,从而降低其力学性能,使建筑工程遭到破坏。因此研究腐蚀环境下岩石的力学性能对实际工程有重要意义。但传统的宏观试验对岩样的完整性要求较高,且传统单轴、三轴试验属于破坏性试验,可重复性差,试样的个体差异造成测试结果的离散性大。而使用纳米压痕仪研究腐蚀环境下岩石力学性质,解决了传统试验取样的困难,并且解决了破坏性试验中试样难以重复利用的问题,为岩石类材料力学参数的获取提供了新思路。本文选取西北地区混凝土常用粗骨料灰岩作为研究对象,对其进行化学溶液侵蚀作用下的微观试验,掌握了微观试验仪器下灰岩的力学参数,揭示了灰岩受腐蚀过程与化学溶液反应机理;分析了受侵蚀灰岩的宏细观形貌变化、微观力学劣化规律、化学损伤机理。主要研究工作及获得认识如下:（1）通过纳米压痕试验,得到灰岩各个力学参数,经统计分析其弹性模量和硬度基本服从正态分布,力学参数分布集中,且这两种力学参数均随试验压痕深度的增加而减小,最终会趋于稳定:断裂韧度分布较集中,离散性小。（2）通过化学浸泡试验,了解到灰岩在不同化学环境腐蚀作用下,岩样表面有不同程度的腐蚀现象,在不同的浸泡时间段,浸泡溶液和岩样的状态各不相同;灰岩与不同化学环境反应程度为:酸性环境>碱性环境>中性环境;化学溶液与灰岩试样接触后,酸性溶液中的H+与方解石、白云石、少量云母反应,致使矿物迅速溶解释放出Ca2+、Mg2+、Fe3+等离子,碱性溶液中的OH-与石英反应,溶解释放出Al3+、SiO2等离子。（3）通过灰岩在化学溶液腐蚀后的纳米压痕试验,发现在不同化学条件下,灰岩的荷载-位移曲线及力学参数劣化程度不同。在不同化学成分作用下,浸泡在Na2SO4溶液较浸泡在CaCl2溶液及去离子水中灰岩的压密阶段明显、弹性阶段短、残余变形大,对灰岩弹性模量和硬度产生的腐蚀程度大小为:Na2SO4溶液>CaCl2溶液>去离子水;在不同浸泡时间作用下,浸泡时间越长灰岩荷载-位移曲线的压密阶段越明显,弹性阶段越短,残余变形越大,灰岩弹性模量和硬度值也越来越低;不同pH值作用下,酸性环境较碱性环境和中性环境下灰岩荷载-位移曲线压密阶段明显、弹性阶段短、残余变形大,灰岩弹性模量和硬度产生的侵蚀程度也不同,其腐蚀程度大小为:酸性环境>碱性环境>中性环境。（4）分析岩石在化学环境下的纳米损伤机理,计算经化学腐蚀后灰岩的纳米损伤变量,发现灰岩的纳米损伤规律很明显,不同化学成分下,浸泡在Na2SO4溶液中的灰岩比浸泡在CaCl2溶液和去离子水中损伤明显;不同浸泡时间下,随着浸泡时间的增加,灰岩纳米损伤程度不断增加,但是增加的幅度逐渐减小,有明显的时间效应;不同化学环境下,强酸环境下灰岩损伤比强碱环境损伤大,中性环境损伤最小,总体来说,pH值越趋于中性,损伤越小。（5）通过薄片鉴定、电镜扫描等微观试验手段,发现灰岩的主要矿物成分为方解石、白云石、石英和云母,是以方解石为主的碳酸盐岩;灰岩的微观结构表面较平整,在压痕边角部分,压棱延长线方向会产生细小微裂纹;在不同化学腐蚀环境下,其微观结构和压痕形貌腐蚀程度不同,灰岩浸泡在化学溶液中微观结构破坏程度大小为:酸性环境>碱性环境>中性环境。

关键词：灰岩化学腐蚀纳米压痕试验微观力学性质

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

深部储油岩石力学特性的纳米压痕试验研究

深部储油岩石力学特性的纳米压痕试验研究

作者：高天晴西安理工大学

学位级别：硕士

深部储油岩石由于处于高温、高地应力等复杂外部环境,其原有力学性质发生改变,自身力学性能的降低使得采矿区围岩的稳定性难以保证。研究深部储油岩石的力学特性,特别是蠕变特性和各向异性,有利于了解深部储油岩石的变形规律,对掌握采... 详细信息

深部储油岩石由于处于高温、高地应力等复杂外部环境,其原有力学性质发生改变,自身力学性能的降低使得采矿区围岩的稳定性难以保证。研究深部储油岩石的力学特性,特别是蠕变特性和各向异性,有利于了解深部储油岩石的变形规律,对掌握采矿区围岩的变形,提高施工过程中的安全性有着重要意义。石油工程中采样困难,难以获取较大且完整的试样。大块完整试样获取的困难导致难以利用常规三轴仪开展试验,纳米压痕试验可以克服取样困难的缺点,同时解决了蠕变试验测试时,常规三轴试验耗时较长、试样难以重复利用的缺点,为岩石材料微观力学试验提供了新思路与新方法。本文选取某地区3500m以下的油页岩作为研究对象,基于纳米压痕试验,结合SEM扫描电镜技术,从微观尺度上研究油页岩的基本力学特性、蠕变特性及各向异性特性,并将纳米压痕测得的力学参数与宏观试验中获取的力学参数进行对比,提出了参数升级的可能性,同时为岩石的微观力学特性研究提供依据,取得了如下结论:(1)油页岩试样通过纳米压痕试验得到的荷载-位移曲线存在初始接触阶段、压密阶段、弹性阶段、塑性阶段、持荷阶段及卸载阶段。不同层理下试样在荷载作用下位移大小排序均为:垂直层理>60°层理>30°层理>平行层理。产生的原因与油页岩试样内部孔隙分布相关,当压头压入垂直层理试样中,层理之间广泛存在的孔隙使得压痕位移增大。(2)不同层理下,油页岩试样的弹性模量、硬度、断裂韧度均是随着层理角度的增大而减小。同时,不同层理下试样力学参数的离散性不同,弹性模量、硬度、断裂韧度的离散性高低排序均为:垂直层理>60°层理>30°层理>平行层理。弹性模量和硬度相关度较高,弹性模量与硬度表现出正相关性。而弹性模量与断裂韧度,硬度与断裂韧度之间并无明显的相关性。(3)油页岩试样的力学参数与压痕深度之间表现出的规律基本不随层理角度的变化而变化,弹性模量和硬度均随压痕深度的增大而减少,其中硬度与压痕深度之间的相关性关系更为明显,且硬度与压痕深度之间基本遵从反比例函数关系。(4)在蠕变曲线拟合方面,本文采用三种不同模型对蠕变曲线进行拟合。其中Maxwell体模型可以较好的拟合试样的等速蠕变阶段,但无法拟合试样的初始蠕变阶段;广义Kelvin体模型能更好的反映油页岩试样的等速蠕变阶段,同时还可以在一定程度上反映试样初始蠕变阶段曲线的变形规律,但对初始蠕变阶段拟合的精度不足;Burgers体模型能很好的反映初始蠕变阶段和等速蠕变阶段,能够对不同层理下油页岩试样蠕变全过程进行拟合,拟合效果最好。因此,针对油页岩蠕变本构模型的研究中,宜采用Burgers体模型对试样的蠕变过程进行拟合分析。(5)在进行宏观与微观弹性模量参数对比分析发现:纳米压痕试验测得的油页岩试样弹性模量值与宏观试验中矿物组分相似的油页岩试样的弹性模量值还存在一定的差异,纳米压痕试验测得的弹性模量值要大于宏观试验中弹性模量数值。从总体而言,纳米压痕试验获取的力学参数可以反映宏观试验中的一定规律,为岩石力学参数的研究提供新思路。(6)观察油页岩试样的SEM扫描电镜图像发现:油页岩试样表面存在明显的孔隙结构及一些微裂纹缺陷,还可以明显看出黄铁矿成团分布。试样表面压痕形貌较为明显,呈现出与压头一致的三棱锥形状,裂纹沿着压痕形状扩展,存在晶间裂纹与晶内裂纹两种表现形式。压痕尺寸的长短表现出与力学性质相似的规律,垂直层理中压痕最长,平行层理中压痕最短,压痕尺寸也可在一定程度上可以反映试样力学性质的高低。

关键词：纳米压痕试验油页岩力学特性蠕变特性各向异性特性

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

高温热处理后花岗岩的纳米压痕试验研究

高温热处理后花岗岩的纳米压痕试验研究

作者：郭翰群湖北工业大学

学位级别：硕士

岩石宏观上的力学性质往往有着深刻的微观机制。本文通过理论分析,试验研究等方式从微观上研究花岗岩在高温热处理后力学特性及微结构特征随温度的变化。通过对高温热处理后的花岗岩进行X射线衍射试验、显微镜观测、纳米压痕试验,分析... 详细信息

岩石宏观上的力学性质往往有着深刻的微观机制。本文通过理论分析,试验研究等方式从微观上研究花岗岩在高温热处理后力学特性及微结构特征随温度的变化。通过对高温热处理后的花岗岩进行X射线衍射试验、显微镜观测、纳米压痕试验,分析热处理后花岗岩各矿物成分、表面形态特征,以及力学性质随温度的变化。将纳米压痕试验结果通过均值化方法计算获得花岗岩的宏观弹性模量和泊松比,并与传统力学试验获得的花岗岩弹性模量相对比,得到以下主要结论:(1)绿泥石矿物在600℃及以上的高温作用后消失。石英、钾长石和钠长石矿物成分几乎不发生变化。云母含有较丰富的水,在较高温度作用下会不同程度地失去。(2)花岗岩颜色随热处理温度增高逐渐变浅,其表面黑色成分分布减少,整体逐渐显现出淡黄色,经历的温度越高,质量减轻越多,微孔隙增多越明显,颗粒间的粘结力越弱。(3)温度作用后花岗岩微观表面出现微裂纹,且其裂纹的数量和宽度随着温度的升高总体增加;云母的匀润光泽度随加热的温度增高逐渐降低,变得暗黑,甚至出现的裂纹;在300℃及更高温度作用后,深黑色区域出现明显的棕黄色物质。(4)各矿物成分弹性模量和硬度表现出相似的统计分布规律以及随热处理温度变化规律。石英的弹性模量随温度的增大总体减小,且降低幅度较大,各温度作用后的弹性模量分布表现较集中,分布范围变化较小。在500℃00℃之间,其弹性模量出现了急剧下降,这是由于石英在573℃附近,其晶体结构由?相转变为?相。长石的弹性模量随温度的增大总体降低,降低幅度较小,各温度作用后的弹性模量,分布范围变化较大。云母的弹性模量随温度增加逐步增大,其分布范围变化也较大。(5)花岗岩均值化弹性模量随温度变化不断波动,其总体表现缓慢下降的趋势,幅度很小。不同温度作用后花岗岩的泊松比随温度变化很小,未表现出明显的变化规律。均值化方法用于评价常温下材料的力学性质仍有着重要的工程实践意义,若要适用于温度作用后的岩石力学性质分析则需进一步优化。

关键词：花岗岩高温热处理纳米压痕试验矿物成分力学性质

3J21合金简化本构关系的建立及其纳米压痕试验

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

电加工与模具 2016年第2期 54-57,62页

作者：蒋付强邢英杰范恽张腾飞徐文骥大连理工大学机械工程学院辽宁大连116024 中航工业西安飞行自动控制研究所陕西西安710065

为进一步研究3J21合金在塑性成形过程中的微观组织演变规律和强化机理,结合3J21合金在电子万能材料拉伸试验机上进行单轴拉伸试验所得的数据,建立了以应变ε和应变硬化指数n为基本参数的3J21简化Johnson-Cook本构关系方程。借助3J21合... 详细信息

为进一步研究3J21合金在塑性成形过程中的微观组织演变规律和强化机理,结合3J21合金在电子万能材料拉伸试验机上进行单轴拉伸试验所得的数据,建立了以应变ε和应变硬化指数n为基本参数的3J21简化Johnson-Cook本构关系方程。借助3J21合金的纳米压痕试验,测定该合金的弹性模量,并利用所建的本构关系方程对纳米压痕试验进行有限元模拟,模拟结果和压痕试验所得的载荷-压深曲线有较好的吻合。建立的简化本构关系可较好地描述3J21合金在常温准静态应变率试验条件下的应力应变特征。

关键词： 3J21合金拉伸试验简化J-C本构关系纳米压痕试验弹性模量