优先发表

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烧结钕铁硼的层裂强度及断裂机理
万印, 王焕然, 初广香, 任春影
, doi: 10.11858/gywlxb.20190746
摘要:
利用一级气体炮对烧结钕铁硼(Nd-Fe-B)永磁材料进行平板撞击实验,实现一维应变下的层裂;采用激光干涉测速技术,测量样品自由面粒子速度历史,确定了冲击压缩后层裂强度与加载应力的关系。结果表明:加载应力在0.375~2.512 GPa范围内时,层裂强度随着加载应力的增加先增加后减小,存在一个阈值,当加载应力超过该阈值时,材料发生压缩损伤,层裂强度随之减小。通过扫描电子显微镜观察样品断口形貌,发现在冲击载荷下烧结钕铁硼出现明显的穿晶断裂。
无机玻璃动态压缩破坏的离散元模拟
马棋棋, 熊迅, 郑宇轩, 周风华
, doi: 10.11858/gywlxb.20190719
摘要:
利用离散元软件PFC2D(Particle Flow Code)建立了分离式霍普金森压杆(SHPB)系统,模拟了无机玻璃圆柱和圆盘试件在冲击压缩下的动态力学行为和失效破坏模式。结果表明:无机玻璃作为典型的脆性材料,其抗压强度具有明显的应变率效应,而杨氏模量则对应变率不敏感;无机玻璃圆柱的破坏过程受纵向压力、端面摩擦力以及横向惯性力的影响,初期微裂纹呈三角状分布,随着纵向应力水平的提高,出现明显的泊松效应,产生横向张应力,致使微裂纹沿纵向扩展,最终试件发生沿轴向的劈裂断裂;摩擦系数和泊松比对试件破坏模式及强度有一定影响。将建立的SHPB数值实验平台用于模拟无机玻璃巴西圆盘试验,揭示了圆盘发生中心开裂的拉伸特征及拉伸强度的应变率相关性。
不同退火温度下输电导线疲劳性能的实验分析
任贤达, 刘佳琼, 唐震, 武晓刚, 陈维毅
, doi: 10.11858/gywlxb.20180566
摘要:
输电线路是输电网络的重要组成部分。然而,电网输电线路山火频发,严重威胁输电线路的安全运行,因此研究输电导线在山火过后的力学性能特别是疲劳寿命尤为重要。考虑到导线在微风振动中的疲劳破坏主要由其拉伸力的变化引起,为确定山火过后输电导线的力学性能特别是疲劳性能的变化情况,利用恒温管式电阻炉模拟不同的架空输电导线(钢芯铝绞线)受到不同温度的山火烧烤,然后对冷却后的单丝导线进行疲劳拉伸试验,得到疲劳拉伸破坏次数随退火温度变化的规律,并与新导线和真实山火后的导线进行对比。试验结果表明:导线的疲劳极限随着退火温度的增加而减小;退火温度大于250 ℃时,导线的拉伸循环次数急剧下降;退火温度大于350 ℃时,拉伸循环次数趋于稳定。研究结果可为输电线路发生山火情况下的安全运行提供参考。
基于埋入式应变片的纤维缠绕压力容器的健康监测
肖飚, 杨斌, 胡超杰, 项延训, 轩福贞
, doi: 10.11858/gywlxb.20190726
摘要:
在玻璃纤维缠绕金属内胆复合材料压力容器的制备过程中,将应变传感器埋在金属内胆与玻璃纤维/环氧树脂复合材料层之间,得到了具有原位监测功能的纤维缠绕压力容器。对该纤维缠绕压力容器开展水压疲劳和爆破实验。疲劳压力的最大值和最小值分别为25 MPa和2 MPa,最大疲劳周次为5700;打压爆破压力为零到爆破压力,打压速率为2 MPa/s。实验过程中,利用埋入式应变传感器原位监测了压力容器的应变变化,建立了不同载荷作用下纤维缠绕压力容器的应变与受载情况之间的关联。结果表明:采用埋入式应变传感器监测纤维缠绕压力容器的健康状况具有可行性;该方法在保护应变传感器不受外载荷破坏的前提下,原位监测了压力容器在疲劳和爆破实验中的应变变化趋势。
On the Accuracy of the Johnson-Cook Constitutive Model for Metals
ZHOU Lin, WANG Zihao, WEN Heming
, doi: 10.11858/gywlxb.20190721
摘要:
A critical assessment is made herein on the accuracy of the Johnson-Cook (JC) constitutive model by comparing the model predictions with the test data for 2024-T351 aluminum alloy, 6061-T6 aluminum alloy, OFHC copper, 4340 steel, Ti-6Al-4V alloys and Q235 mild steel. These materials are selected because their test data are more complete in terms of true stress-true strain relationships, strain rate effects, temperature effects and failure. To further assess its accuracy numerical results for the ballistic perforation of plates made of 2024-T351 aluminum alloy using the JC constitutive model are also presented and compared with corresponding test data. It transpires that the JC constitutive model is applicable to Mises materials at quasi-static to intermediate strain rates and low to moderate temperature. It also transpires that for non-Mises materials the agreement between the model predictions and the test results are poor in terms of shear stress-shear strain curve and fracture strain. Furthermore, the accuracy of the JC model decreases with increasing strain rate, temperature and, above all, it fails to produce consistent results at high strain rates when the experimentally obtained dynamic increase factors (DIF) are employed in the calculations implying the form of the model’s equation (namely, quasi-static stress-strain curve multiplied by DIF) may be inadequate at least for the scenarios where high strain rates are involved.
金刚石荧光机制的研究及其对高压拉曼光谱测试的意义
刘云贵, 吕政星, 宋海鹏, 巫翔
, doi: 10.11858/gywlxb.20180689
摘要:
基于金刚石压腔技术的高压拉曼散射光谱在高压科学的前沿研究中发挥重要作用,金刚石压砧的荧光效应影响测试样品的拉曼散射光谱信噪比。采用激光拉曼光谱仪,对202粒宝石级金刚石进行光致发光研究,确定了N3、H3和NV0中心等光学缺陷中心的存在,发现其浓度控制零声子线及荧光发射谱的强度,与金刚石荧光强度呈正相关。金刚石的二阶拉曼位移峰(约2664 cm–1)两侧基线强度比值与荧光强度呈负相关,利用该比值可准确判断金刚石荧光的强弱。此外,金刚石中光学缺陷中心浓度的不均匀性普遍存在,多点测试综合分析能提供更全面的荧光信息。研究结果可为高压拉曼测试时金刚石压砧的选择提供有效的理论和实践依据。
材料参数拟合方法对弹靶侵彻仿真的影响
伍星星, 刘建湖, 张伦平, 赵延杰, 孟利平, 陈江涛
, doi: 10.11858/gywlxb.20180661
摘要:
弹靶侵彻仿真中材料参数对计算结果有着至关重要的影响。为寻求一套适用于弹靶侵彻仿真计算的材料参数拟合方法,借助前期开展的靶板材料动态力学性能试验、靶板材料断裂试验,通过不同拟合方法依次得到不同的JC本构模型及失效模型参数,依据试验建立有限元计算模型,将数值计算结果与试验结果进行对比。结果表明:(1)对于同一材料的力学性能试验,采用不同的拟合方法可得到不同的JC本构、JC失效参数,二者会对弹靶仿真结果造成一定影响;(2)在不考虑温度软化项的前提下,采用高应变率作为参考应变率进行拟合能更加准确地表征材料在高应变率下的应力-应变关系,更加适用于弹靶侵彻强瞬态、高应变率作用过程仿真;(3)对于同一JC本构模型,采用平均应力三轴度拟合的JC失效模型较采用初始应力三轴度拟合的JC失效模型所得战斗部剩余速度计算结果偏小,仅采用拉伸试件结果拟合的JC失效模型较采用扭转、拉伸试件结果拟合的JC失效模型所得战斗部剩余速度计算结果偏小。
铜粉末动态压缩行为的多颗粒有限元分析
彭克锋, 潘昊, 赵凯, 郑志军, 虞吉林
, doi: 10.11858/gywlxb.20180665
摘要:
颗粒金属材料的宏观力学性能与其细观特性密切相关,金属粉末的冲击压缩问题有待深入研究。选用实验结果较为丰富的铜粉末作为研究对象,基于多颗粒有限元法建立了颗粒金属材料的二维数值分析模型,研究了铜粉末在冲击压缩下的力学行为。数值计算结果表明,在较高速度冲击下颗粒金属材料呈现出高度局部化的变形带,变形带如同冲击波一样从冲击端向支撑端传播。利用速度场计算方法,计算得到了塑性冲击波波阵面的位置,进而获得了不同孔隙率(0.25~0.60)铜粉末的粒子速度与冲击波波速之间的Hugoniot关系,其在较高冲击速度(200~300 m/s)下与实验结果吻合较好。发展了以动态锁定应变为唯一参数的冲击波模型,较好地表征了铜粉末在较高速度冲击下的Hugoniot关系和波后应力。
碳化硼陶瓷复合靶板抗侵彻性能实验研究
任文科, 高光发, 朴春华, 张扬, 徐同昆, 赵斌
, doi: 10.11858/gywlxb.20180657
摘要:
为研究碳化硼陶瓷的抗侵彻性能,开展了\begin{document}$ \varnothing$\end{document}12.7 mm钢球侵彻碳化硼陶瓷及复合靶板、12.7 mm长杆弹侵彻超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)约束碳化硼陶瓷复合靶板实验,讨论了碳化硼陶瓷的破坏模式,研究了约束方式对碳化硼陶瓷抗侵彻性能的影响。结果表明:在钛合金/UHMWPE背板约束作用下,弹丸与陶瓷的相互作用时间更长,产生更细的陶瓷粉末,大尺寸碎片含量减少,吸收的能量更多,陶瓷的抗侵彻性能进一步提高;背板在弹体和陶瓷锥的共同冲击下,造成钛合金的花瓣形卷边破坏,UHMWPE层合板伴随着较大范围的层间分层,形成“X”形隆起现象;采用纤维约束陶瓷,使碳化硼陶瓷板在子弹侵彻时能够保持完整,增强了对弹体的磨蚀作用,提高了抗弹性能,具有一定的抗多次打击能力。通过分析碳化硼陶瓷复合装甲的抗侵彻机理,为今后复合装甲的优化设计提供了参考依据。