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纸力学特性尺寸效应及其理论模型
1
作者 张慧梅 朱峰波 +1 位作者 刘小宇 刘洋 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第6期2284-2292,共9页
纸或纸基材料在使用和服役时对其力学特性有一定要求,但是现有尺寸效应实验和理论说明不同尺寸试样力学特性并不相同,因此明确其力学特性的尺寸效应对于保证其安全非常必要。选用易于获取且强度较高的牛皮纸为研究材料,开展了不同尺寸... 纸或纸基材料在使用和服役时对其力学特性有一定要求,但是现有尺寸效应实验和理论说明不同尺寸试样力学特性并不相同,因此明确其力学特性的尺寸效应对于保证其安全非常必要。选用易于获取且强度较高的牛皮纸为研究材料,开展了不同尺寸试样单轴拉伸试验,确定力学特性及其离散性随试样尺寸的变化规律。分析了不同尺寸牛皮纸受力变形特征和宏微观破坏特征,揭示牛皮纸力学特性尺寸效应内在机理。最后建立了牛皮纸力学特性尺寸效应模型。研究发现:牛皮纸名义拉伸强度和名义峰值应变随尺寸增大先增大后下降,这是因为切断的边缘纤维造成牛皮纸试样边缘承受应力和应变能力较弱,而小尺寸试样中弱化边缘占比较大,导致名义拉伸强度和名义峰值应变呈现上升尺寸效应;大尺寸试样中,弱化边缘占比可以忽略,内部断裂过程区起主导作用,导致名义拉伸强度和名义峰值应变呈下降尺寸效应。建立的边缘-内部断裂过程区尺寸效应模型能较好地描述牛皮纸名义拉伸强度和名义峰值应变的尺寸效应,但是其不能体现名义拉伸强度和名义峰值应变上升尺寸效应阶段的非线性特征。 展开更多
关键词 纸 力学特性 尺寸效应 弱化边缘 理论模型
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叠加法计算简支梁任意截面位移 被引量：1
2
作者 苑学众 《力学与实践》 2025年第3期658-660,共3页
简支梁在某一截面的位移可由以该截面为固定端、并把支座用其约束力替代形成的两个悬臂梁的自由端的挠度计算。两个悬臂梁的自由端的挠度可以方便地用叠加法求出。用单位载荷法证明了计算截面位移的公式。公式简洁易用。该方法适用于任... 简支梁在某一截面的位移可由以该截面为固定端、并把支座用其约束力替代形成的两个悬臂梁的自由端的挠度计算。两个悬臂梁的自由端的挠度可以方便地用叠加法求出。用单位载荷法证明了计算截面位移的公式。公式简洁易用。该方法适用于任意简支梁。 展开更多
关键词 简支梁 悬臂梁 叠加法 位移
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酸蚀作用下预制裂隙岩石单轴压缩力学特性研究
3
作者 盛捷 雷嵘 +3 位作者 唐兴昌 邹仁 吴云鹏 高启栋 《兰州理工大学学报》 北大核心 2025年第6期18-28,共11页
为探究酸蚀作用下预制裂隙倾角对含裂隙砂岩单轴压缩性能的影响,开展pH=2溶液浸泡试验和单轴压缩试验,并结合Weibull分布有限元模型模拟裂纹扩展.结果表明:低角度裂隙(0°、30°)试样酸蚀后力学性能显著劣化,破坏模式由单一张... 为探究酸蚀作用下预制裂隙倾角对含裂隙砂岩单轴压缩性能的影响,开展pH=2溶液浸泡试验和单轴压缩试验,并结合Weibull分布有限元模型模拟裂纹扩展.结果表明:低角度裂隙(0°、30°)试样酸蚀后力学性能显著劣化,破坏模式由单一张拉破坏转为剪切-拉伸混合破坏,胶结物溶蚀导致内部结构弱化;高角度裂隙(45°、60°)试样因裂隙尖端钝化及剪切裂纹网络形成,抗压强度提升呈现非单调响应.数值模拟与试验结果一致,揭示酸蚀为矿物溶解、应力场重分布及裂隙闭合效应调控破坏过程,泊松比升高表明岩石脆性降低. 展开更多
关键词 酸蚀作用 单轴压缩 裂隙倾角 数值模拟 损伤模型
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弹性/弹塑性纤维束扭转试验与数值模拟研究
4
作者 李艳洁 孙雪 +1 位作者 杨鸿彬 郭宇 《计算力学学报》 北大核心 2025年第1期75-82,共8页
采用离散单元法(DEM)建立了节点球连接球柱纤维模型,进行了弹性和弹塑性纤维束的数值仿真,模拟了单股、7股和19股纤维束扭转过程。还进行单股和7股纤维束扭转试验,并与离散单元法仿真进行对比,验证了模型的准确性。结果表明,大扭转刚度... 采用离散单元法(DEM)建立了节点球连接球柱纤维模型,进行了弹性和弹塑性纤维束的数值仿真,模拟了单股、7股和19股纤维束扭转过程。还进行单股和7股纤维束扭转试验,并与离散单元法仿真进行对比,验证了模型的准确性。结果表明,大扭转刚度纤维构成的纤维束能够承受更大的外部荷载;相同等效横截面积的纤维束,在扭转角度相同的情况下,19股纤维束能承受的扭矩大于7股纤维束。 展开更多
关键词 离散单元法 纤维束扭转 弹性材料 弹塑性材料
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校园道路工程级配碎石材料力学特性探析
5
作者 赵秀云 《现代工程科技》 2025年第22期121-124,共4页
校园道路是高校基础设施中的重要组成部分,其使用性能直接关乎师生出行安全以及校园环境品质。级配碎石作为道路基层的材料,其力学性能对承载能力、稳定性以及耐久性起着重要作用。系统收集不同级配的碎石样本,将实验室力学试验与现场... 校园道路是高校基础设施中的重要组成部分,其使用性能直接关乎师生出行安全以及校园环境品质。级配碎石作为道路基层的材料,其力学性能对承载能力、稳定性以及耐久性起着重要作用。系统收集不同级配的碎石样本,将实验室力学试验与现场测试结合,分析密实度、颗粒组成和含水率对碎石抗压强度、回弹模量和抗剪强度的影响规律。研究发现,不同级配设计使力学性能差异明显,宽级配碎石的承载能力和抗变形能力比单级配材料强。根据试验数据提出了设计与施工建议,为校园道路选择基层材料及工程施工提供了科学依据。 展开更多
关键词 校园道路 级配碎石 力学特性 抗压强度
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泡沫混凝土填充双箭头结构的准静态压缩性能 被引量：2
6
作者 周宏元 郭春燕 +1 位作者 王小娟 张宏 《复合材料学报》 北大核心 2025年第1期403-414,共12页
为提高三明治结构的力学和能量吸收性能,提出一种泡沫混凝土填充双箭头结构。制作双箭头结构并填充不同强度的低密度泡沫混凝土,通过试验得到准静态压缩下填充泡沫混凝土双箭头结构的变形模式、力学性能和能量吸收性能,并使用经试验验... 为提高三明治结构的力学和能量吸收性能,提出一种泡沫混凝土填充双箭头结构。制作双箭头结构并填充不同强度的低密度泡沫混凝土,通过试验得到准静态压缩下填充泡沫混凝土双箭头结构的变形模式、力学性能和能量吸收性能,并使用经试验验证的数值模型进一步分析了胞壁厚度与泡沫混凝土强度、胞元角度等重要因素对此填充结构压缩性能的影响。结果表明:双箭头结构可约束泡沫混凝土,双箭头结构和泡沫混凝土的合理匹配可有效利用两者间的相互作用,优化能量吸收性能。泡沫混凝土填充双箭头结构平均压缩强度的增量随填充泡沫混凝土强度的升高而升高,胞壁厚度为0.2 mm时,填充强度为0.46 MPa泡沫混凝土的结构比吸能最大;胞壁厚度为0.4 mm时,填充强度为1.02 MPa泡沫混凝土的结构比吸能最大。增加胞壁厚度可提高平均压缩强度的增量,提高比吸能。调整胞元角度,可实现对平均压缩强度增量和比吸能的调控。 展开更多
关键词 泡沫混凝土 双箭头结构 负泊松比 准静态压缩 变形模式 能量吸收
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增材制造钛合金等效弹性张量的细观力学建模与实验研究
7
作者 谭若涵 宋永锋 +3 位作者 陈超 李丹 成庶 李雄兵 《金属学报》 北大核心 2025年第9期1438-1448,共11页
孔隙和织构均为增材制造(AM)多晶体金属的重要特征,但已有的细观力学模型无法研究2者的耦合作用对材料力学性能的影响机理。因此,本工作构建了双相金属材料的改进Mori-Tanaka(modified MoriTanaka,MMT)模型,在此基础上预测AM Ti-6Al-4V... 孔隙和织构均为增材制造(AM)多晶体金属的重要特征,但已有的细观力学模型无法研究2者的耦合作用对材料力学性能的影响机理。因此,本工作构建了双相金属材料的改进Mori-Tanaka(modified MoriTanaka,MMT)模型,在此基础上预测AM Ti-6Al-4V合金的等效弹性张量,进而探究AM多晶体材料的微观结构对材料宏观力学性能的影响规律。本模型结合了传统MT模型和微分法,可综合分析各向异性多晶体织构和孔隙2个耦合因素与宏观力学性能的内在联系。通过有损和无损实验,研究了2种孔隙率和织构的AM Ti-6Al-4V试块的相变行为、晶粒取向分布函数、孔隙率和孔隙形貌特征。为验证理论预测的准确性,采用稀疏法与所建立模型进行对比分析;同时进行拉伸实验和超声实验,基于MMT模型得到的Young's模量与拉伸实验结果的平均绝对百分比误差(MAPE)分别为0.87%和2.51%,基于MMT模型得到的等效弹性刚度张量(C^(eff))与超声实验结果的MAPE分别为9.47%和4.45%。可见,实验结果从力学和无损检测2个角度验证了MMT模型的有效性,为研究AM多晶体材料的微观结构对宏观力学性能的作用机理提供了一种有效的细观力学分析方法。 展开更多
关键词 等效弹性张量 增材制造 钛合金 各向异性 改进MT模型 孔隙 织构
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高钢级管线环焊缝应变敏感性评价方法研究
8
作者 左勇 尤景泽 +5 位作者 孙永辉 王汉奎 宋明 孙立刚 蒲凡 禹婷 《压力容器》 北大核心 2025年第5期30-37,共8页
针对埋地高钢级管线钢在服役期内因外部载荷引发塑性变形后环焊缝韧性退化导致的安全风险问题,提出一套环焊缝应变敏感性评价方法。该方法以材料在不同温度下冲击结果拟合获得的韧脆转变曲线为核心,研究塑性变形对焊缝转变温度的影响,... 针对埋地高钢级管线钢在服役期内因外部载荷引发塑性变形后环焊缝韧性退化导致的安全风险问题,提出一套环焊缝应变敏感性评价方法。该方法以材料在不同温度下冲击结果拟合获得的韧脆转变曲线为核心,研究塑性变形对焊缝转变温度的影响,并利用该方法对X80管线目前常用的药芯焊丝自保护焊(FCAW-S)焊材、药芯焊丝气保护焊(FCAW-G)焊材及其匹配焊接工艺建造的环焊缝进行比较。结果表明,经过2%变形后,FCAW-S焊缝在冲击吸收能量为60 J时所对应的转变温度升高44℃,相同条件下,FCAW-G焊缝对应的转变温度仅升高5℃。相比之下,FCAW-S焊缝韧性对塑性变形更为敏感。研究结果为高钢级管线环焊缝的安全评估及焊材与工艺组合的选择提供了重要依据。 展开更多
关键词 环焊缝 X80管线 脆性断裂 敏感性评价
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基于SHPB试验的高应变率下单晶硅动态力学特性研究
9
作者 薛伟 田中旺 +3 位作者 王晓霞 刘敏 李世腾 郭晋 《兵器装备工程学报》 北大核心 2025年第12期118-123,共6页
为了研究高应变率下单晶硅动态力学特性,采用分离式霍普金森杆(SHPB)对单晶硅试件开展冲击试验,观测其强度、弹性模量在不同高应变率下作用规律以及对应的破坏状态,分析高动态下单晶硅真实应力-应变关系。结果表明:当应变率为3200 s^(-1... 为了研究高应变率下单晶硅动态力学特性,采用分离式霍普金森杆(SHPB)对单晶硅试件开展冲击试验,观测其强度、弹性模量在不同高应变率下作用规律以及对应的破坏状态,分析高动态下单晶硅真实应力-应变关系。结果表明:当应变率为3200 s^(-1)时,峰值应力比应变率为2100 s^(-1)增加了32.7%,比准静态下加载的静态强度增加了45.2%,说明试件即将达到弹性极限之时,试件内部在承受的临界应力与其表面应变表现出明显的应变率效应,直至试件完全破坏;在单晶硅试件达到临界强度之际,其动弹性模量也在迅速下降,动弹性模量随应变率的增大而减小,说明在试件完全破坏时材料内部力学性能遭到了较大的削弱,验证了试验的准确性和可靠性。 展开更多
关键词 SHPB 单晶硅 应力-应变 弹性模量 力学性能
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基于正交排列模式的新型圆形蜂窝结构面内力学行为研究
10
作者 郭恩朋 徐志刚 +3 位作者 杨致 彭健 沈强 王传彬 《武汉理工大学学报》 2025年第4期1-7,共7页
为提升圆形蜂窝的面内能量吸收能力,在传统规则排列圆形蜂窝的基础上,通过改变各层圆管的排列方式,设计了6种新型圆形蜂窝结构。利用Abaqus有限元软件模拟了这6种蜂窝结构在准静态面内压缩过程中的变形行为和能量吸收能力,并与传统圆形... 为提升圆形蜂窝的面内能量吸收能力,在传统规则排列圆形蜂窝的基础上,通过改变各层圆管的排列方式,设计了6种新型圆形蜂窝结构。利用Abaqus有限元软件模拟了这6种蜂窝结构在准静态面内压缩过程中的变形行为和能量吸收能力,并与传统圆形蜂窝进行了对比研究。结果表明,新型排列模式在不同程度上改善了传统圆形蜂窝在面内压缩下的X型变形模式,其中CH6的逐层正交排列结构表现出更加均匀稳定的变形特性。此外,6种新型蜂窝结构的能量吸收能力均优于传统圆形蜂窝,CH6的比吸能最高,达到9.4 J/g,较传统结构提高了99.2%。相邻层圆管的正交排列方式增加了圆管的塑性变形区域,从而有效提升了圆形蜂窝的能量吸收能力。 展开更多
关键词 圆形蜂窝 有限元分析 面内压缩 能量吸收 复合结构
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基于响应曲面法的AlSi10MnMg压铸铝合金GTN模型参数标定
11
作者 宋婕 袁斌先 +3 位作者 蔡玉俊 吴晓重 孟宪明 张赛 《现代机械》 2025年第6期50-57,共8页
在GTN(Gurson-Tvergaard-Neeleman)基础上,研究了AlSi10MnMg压铸铝合金的精细化机械与损伤发展。通过单轴拉伸试验获取AlSi10MnMg压铸铝合金的力学性能,并采用响应面方法及中央复合式实验设计方法建立损伤模式对主要因子的响应面模型,... 在GTN(Gurson-Tvergaard-Neeleman)基础上,研究了AlSi10MnMg压铸铝合金的精细化机械与损伤发展。通过单轴拉伸试验获取AlSi10MnMg压铸铝合金的力学性能,并采用响应面方法及中央复合式实验设计方法建立损伤模式对主要因子的响应面模型,然后用NSGA-Ⅱ基因进化算法得到AlSi10MnMg铝合金的损伤因子最优参数;接着将优化的GTN损伤因子带入有限元中,其造成的破坏轨迹能够与实际操作数据很好地吻合,并且偏差大小不超过3%,说明最终的损伤因子设置合理。此外研究了各损伤参数对应力-应变曲线和空隙体积演化曲线的影响,仿真结果表明,不同损伤参数的变化均会显著影响材料的整体承载能力及失效行为。 展开更多
关键词 AlSi10MnMg铝合金 GTN细观损伤模型 响应曲面法 有限元仿真
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梯形腹板增强泡沫夹芯复合材料护舷吸能特性
12
作者 肖潜 方海 +2 位作者 陈继业 韩娟 祝露 《陆军工程大学学报》 2025年第6期42-49,共8页
为探究梯形腹板增强型泡沫夹芯复合材料护舷的吸能特性,对永宁大桥复合材料防撞护舷开展了足尺准静态压缩试验。基于混合准则,推导了45°梯形单元体等效压缩模量、强度及腹板相对密度的理论模型。结果表明,试件主要存在腹板屈曲、腹... 为探究梯形腹板增强型泡沫夹芯复合材料护舷的吸能特性,对永宁大桥复合材料防撞护舷开展了足尺准静态压缩试验。基于混合准则,推导了45°梯形单元体等效压缩模量、强度及腹板相对密度的理论模型。结果表明,试件主要存在腹板屈曲、腹板-泡沫剥离及层间剥离3种破坏模式;其极限承载力为705.68 kN,平均压缩力达627.38 kN,且在10%~20%压缩阶段吸能增幅达116.09%,最大吸能值为2.76×10^(5) J,表现出稳定的阶段性耗能特性。理论预测值与试验值偏差小于15%,验证了所提模型具有良好的精度与工程适用性。 展开更多
关键词 梯形腹板增强 足尺模型 准静态压缩 等效压缩理论 吸能特性
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高温大应变率下U71Mn钢轨动态力学性能及微观组织演化实验研究
13
作者 刘佩杰 李佩 全燕鸣 《塑性工程学报》 北大核心 2025年第12期183-193,共11页
采用带有同步加热功能的分离式霍普金森压杆装置系统性研究了高温大应变率条件下U71Mn钢轨材料对应变率、温度和应变的敏感性。研究结果表明,U71Mn钢轨材料的动态力学性能受应变率硬化效应、温度软化效应和应变硬化效应的综合影响。温... 采用带有同步加热功能的分离式霍普金森压杆装置系统性研究了高温大应变率条件下U71Mn钢轨材料对应变率、温度和应变的敏感性。研究结果表明,U71Mn钢轨材料的动态力学性能受应变率硬化效应、温度软化效应和应变硬化效应的综合影响。温度一定且应变率依次取1500、5000和10000 s^(-1)时,钢轨材料出现明显的应变率硬化效应;应变率一定时,温度由20℃上升至800℃(20、200、400、600和800℃)时材料的流动应力明显下降;应变硬化受绝热温升影响,应变率越大,材料的绝热温升数值越大;升高温度和增大应变率均会使试样微观组织发生不同程度的细化,在10000 s^(-1),800℃时显微组织由片层状完全细化为颗粒状。 展开更多
关键词 U71Mn钢轨 霍普金森压杆 动态力学性能 微观组织演化
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基于时间序列深度学习的金属板材本构模型建立
14
作者 周子伟 程亮 +3 位作者 宋怀东 郭海晶 李若琳 唐斌 《塑性工程学报》 北大核心 2025年第10期144-157,共14页
为准确预测纯铝板在任意复杂加载下的力学响应,采用粘塑性自洽(VPSC)模型和结合门控单元(GRU)神经网络结构建立了纯铝板的弹塑性本构关系。首先,通过实验数据对VPSC模型的参数进行标定;再通过分段3次Hermite插值多项式方法生成12500组... 为准确预测纯铝板在任意复杂加载下的力学响应,采用粘塑性自洽(VPSC)模型和结合门控单元(GRU)神经网络结构建立了纯铝板的弹塑性本构关系。首先,通过实验数据对VPSC模型的参数进行标定;再通过分段3次Hermite插值多项式方法生成12500组复杂应变路径;其次利用VPSC模型获得不同复杂加载条件下的应力应变序列数据,并转换为应变增量-应力序列组形成数据集(输入是应变增量序列,输出是应力序列);最后划分训练集和验证集对神经网络模型进行了训练和预测。结果表明:在未采用传统的本构关系形式且未假设任何变形方式的前提下,基于序列的GRU深度学习模型可以很好地捕捉金属板材在复杂非线性变形下的应力-应变响应,预测的正应力精度为98.885%,切应力精度为97.42%,证明了基于深度学习模型与微观模型结合的数据驱动金属板材塑性本构模型是精准且高效的方法。 展开更多
关键词 金属板材 深度学习 本构模型 路径依赖
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斜弯曲下矩形截面梁的屈服弯矩和极限弯矩讨论
15
作者 陈彦 陈丰 邵红才 《扬州职业大学学报》 2025年第1期35-39,共5页
从材料力学中平面弯曲下矩形截面梁的屈服弯矩和极限弯矩基本定义出发,推导出在斜弯曲状态下矩形截面梁的屈服弯矩和极限弯矩的计算公式,同时讨论各自的最值情况,最终得到极限弯矩的最值分布与矩形高宽比的关系。从平面弯曲到斜弯曲的... 从材料力学中平面弯曲下矩形截面梁的屈服弯矩和极限弯矩基本定义出发,推导出在斜弯曲状态下矩形截面梁的屈服弯矩和极限弯矩的计算公式,同时讨论各自的最值情况,最终得到极限弯矩的最值分布与矩形高宽比的关系。从平面弯曲到斜弯曲的课堂讨论,引导学生对已经学过的平面弯曲知识进行深化和外延拓展,使学生全面认识与理解极限弯矩以及梁的全塑性承载力知识。 展开更多
关键词 斜弯曲 屈服弯矩 极限弯矩 高宽比 全塑性承载力
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基于Unity3D的弯扭组合虚拟仿真实验的设计与开发
16
作者 陈豪 崔权维 +4 位作者 郭立群 陈杭美 赵富豪 孔令超 张顺顺 《实验科学与技术》 2025年第4期80-86,92,共8页
因传统的弯扭组合实验教学受时间和空间的限制,学生难以深入学习。为解决这些问题,使用UG NX10.0和Unity3D软件开发了一种弯扭组合虚拟仿真实验平台。该平台采用面向服务的软件架构设计,参照新疆大学力学实验室的布局基础进行设计,提供4... 因传统的弯扭组合实验教学受时间和空间的限制,学生难以深入学习。为解决这些问题,使用UG NX10.0和Unity3D软件开发了一种弯扭组合虚拟仿真实验平台。该平台采用面向服务的软件架构设计,参照新疆大学力学实验室的布局基础进行设计,提供45°和60°两种应变花虚拟仿真实验,系统模块设计更加智能化。应用结果表明,此平台的开发拓展了实验的研究角度和操作形式,能够满足成本可控、安全性、灵活性、智能化和创新教育等需求,同时为其他工程性虚拟仿真实验的开发提供了新的思路。 展开更多
关键词 虚拟仿真 UNITY3D 弯扭组合 实验教学
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基于平面压入方法的齿轮钢表面硬化层力学性能试验研究
17
作者 刘晓坤 颜世铛 +4 位作者 张衡 师陆冰 刘忠明 裴帮 何旭 《表面技术》 北大核心 2025年第7期225-234,共10页
目的实现齿轮钢表面硬化层应力-应变关系等弹塑性力学性能压入测试。方法基于能量密度等效提出描述材料Hollomon幂律(H律)参数、压头直径、压入功、位移之间关系的平面压入模型,进而提出获取材料H律参数的平面压入试验方法。通过有限元... 目的实现齿轮钢表面硬化层应力-应变关系等弹塑性力学性能压入测试。方法基于能量密度等效提出描述材料Hollomon幂律(H律)参数、压头直径、压入功、位移之间关系的平面压入模型,进而提出获取材料H律参数的平面压入试验方法。通过有限元分析,对不同表面粗糙度和表面曲率的平面压入模型进行建模计算,探明2类表面形貌对压入结果的影响规律,并提出修正方法。最后,通过母材的单轴拉伸和平面压入试验对比,验证平面压入试验方法的有效性,并在硬化层材料中应用该方法。结果通过能量密度等效,提出了用于硬化层弹塑性力学性能获取的平面压入模型和试验方法,结合有限元分析方法,在初始屈服应力和应变硬化指数分别为2000 MPa和0.4范围内,对平面压入模型参数进行了确定。在被测材料表面粗糙度Ra为3.2μm以下和表面曲率半径为5 mm以上时,分别提出了修正方法,降低了对材料压入表面形貌的要求。对4种常用齿轮钢的母材进行了平面压入试验,压入试验结果与单轴拉伸结果之间吻合良好,其中,弹性模量和抗拉强度的最大误差不超过3%,屈服强度的最大误差不超过6%。通过平面压入试验方法对4种硬化层材料的应力-应变关系进行了测试,结果具有较好的重复性。结论针对齿轮钢高强度硬化层,提出了一种对被测材料具有广泛适用性且简便、精确的压入测试方法,可有效获取齿轮钢表面硬化层弹塑性力学性能。 展开更多
关键词 硬化层 齿轮钢 应力-应变关系 能量密度等效 平面压入 有限元分析
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基于有限元的剪切拉伸试样几何优化研究
18
作者 邓亮 毛轩 娄思源 《力学季刊》 北大核心 2025年第1期193-201,共9页
剪切断裂模型是用于描述金属断裂行为的重要工具,而剪切拉伸试验则是校准其参数的关键基础试验.然而,现有剪切拉伸试验在剪切应力状态下获得的最大应变较小,难以满足大应变条件下的稳定剪切状态.本文利用LS-DYNA软件进行有限元分析,对... 剪切断裂模型是用于描述金属断裂行为的重要工具,而剪切拉伸试验则是校准其参数的关键基础试验.然而,现有剪切拉伸试验在剪切应力状态下获得的最大应变较小,难以满足大应变条件下的稳定剪切状态.本文利用LS-DYNA软件进行有限元分析,对四种不同的剪切拉伸试样进行模拟,验证其本构模型和边界条件的可行性.参考GB/T34487-2017中的剪切拉伸试样图,设计了一种新型剪切拉伸试样.该设计在保证不发生断裂的情况下,使应力三轴度波动保持在±0.05以内,并实现了10%的有效塑性应变. 展开更多
关键词 剪切断裂模型 剪切拉伸试验 有限元分析 应力三轴度 有效塑性应变
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周期性载荷对超精密加工中磷锗锌晶体力学特性的影响
19
作者 徐康 段方 +2 位作者 李东亚 姜志伟 刘禹 《材料科学与工艺》 北大核心 2025年第2期19-26,共8页
磷锗锌(ZGP)是一种综合性能优异的非线性中红外光学硬脆晶体材料,为了获得高质量的加工表面,需要研究其在循环接触载荷下的力学特性变化。本文首先采用纳米压痕实验研究了ZGP晶体在单/周期载荷-卸载下的机械力学特性变化,并依据该力学... 磷锗锌(ZGP)是一种综合性能优异的非线性中红外光学硬脆晶体材料,为了获得高质量的加工表面,需要研究其在循环接触载荷下的力学特性变化。本文首先采用纳米压痕实验研究了ZGP晶体在单/周期载荷-卸载下的机械力学特性变化,并依据该力学特性结果指导加工参数,在五轴单点金刚石机床上进行了加工实验,利用白光干涉仪分析了样件的表面加工质量。纳米压痕实验结果表明:ZGP晶体在周期载荷下的显微硬度比单载荷提高了约4%,弹性模量提高了约6%,临界载荷提高了约6%;同时根据结果分析可得ZGP晶体的断裂韧度提高了约15%,同时脆塑转变临界切削深度提高了约27%。此外,载荷-位移曲线表明,ZGP晶体在周期载荷下,随着实验载荷的增大后续加载周期在最大载荷下的位移会逐渐右移,即出现增大现象。在临界断裂载荷附近材料发生了突起(Pop-in),即发生了断裂,同时出现弯头(Elbow),即发生了弹性恢复和体积膨胀现象。依据纳米压痕实验得出的临界切削深度参数,进行超精密加工实验,获得了粗糙度Ra为0.5039 nm,Sa为2.368 nm的超光滑表面。周期循环载荷可以提高ZGP晶体的部分力学性能,在周期动态加工中应予以考虑。 展开更多
关键词 磷锗锌晶体 周期载荷 纳米压痕 力学特性 超精密加工
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置换式混杂芯层构型下点阵夹芯结构的力学性能与变形机制
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作者 黄职榮 丁晟 李毅波 《固体力学学报》 北大核心 2025年第5期667-680,共14页
本文基于混杂点阵夹芯结构的力学性能调控需求,探究了其芯层点阵结构单元的混杂组合方式对其力学性能和变形机制的影响规律.基于8种典型点阵结构单元在压缩载荷下的比模量与屈服应力的响应,筛选出几何参数、力学性能差异显著的4种单元,... 本文基于混杂点阵夹芯结构的力学性能调控需求,探究了其芯层点阵结构单元的混杂组合方式对其力学性能和变形机制的影响规律.基于8种典型点阵结构单元在压缩载荷下的比模量与屈服应力的响应,筛选出几何参数、力学性能差异显著的4种单元,并依据空间排列可行性构建了10种置换式混杂芯层结构.采用熔融沉积成型(FDM)技术制备了其对应的点阵夹芯结构,结合压缩试验与有限元数值模拟,揭示了置换方式对结构承载特性与变形模式的作用机理.研究表明:置换单元与基体单元的性能差异主导着混杂结构的变形模式演变,弱单元置换强基体时芯层优先进入承载阶段,较同构基体整体比模量分别下降41.78%和25.58%、屈服应力分别下降45.19%和26.07%,且在相同置换体积分数条件下,各组合的性能表现趋于一致;而强单元置换弱基体则延后了芯层的致密化过程,使上下层承担更多载荷,其比模量最大偏差与平均偏差均不足10.5%和4.2%、屈服应力偏差分别为14.0%和6.6%. 展开更多
关键词 点阵结构 混杂设计 熔融沉积成型 力学性能 变形机制
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