任会兰
,
宁建国
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2007.03.005
基于准脆性材料中翼型拉伸裂纹的成核准则,运用细观损伤理论推导了翼型裂纹损伤对材料弹性模量的弱化作用.考虑裂纹扩展对材料动态断裂的滞后效应,建立了动态裂纹扩展准则,并给出损伤演化方程,在此基础上建立了准脆性材料单轴冲击压缩下的动态损伤本构模型.结合氧化铝陶瓷材料独特的力学响应和破坏特性,讨论了模型中微裂纹成核参数、微裂纹尺寸对动态断裂强度的影响,并用该模型计算了单轴压缩下氧化铝陶瓷的应力应变曲线,数值结果与实验结果吻合良好.
关键词:
准脆性材料
,
翼型拉伸裂纹
,
扩展准则
,
损伤本构模型
姜芳
,
宁建国
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2006.z1.097
基于Mori-Tanaka理论和Eshelby等效夹杂理论,假定基体和增强相界面结合完好,推导出在力的边界条件下两相复合材料各组成相的应力、应变以及复合材料的体平均应变和应力,并考虑了基体和增强颗粒热膨胀系数引起的热应变以及各相塑性应变的影响.在此基础上,假定基体和复合材料均为各向同性材料,颗粒仅产生弹性变形,基体产生弹塑性变形且满足Mises屈服准则和等向强化准则,由颗粒所受的拉应力控制界面的脱粘,脱粘概率由Weibull分布函数来描述,脱粘后的颗粒等效为孔洞,采用割线模量法讨论了球形颗粒增强金属基复合材料有界面脱粘时的弹塑性性能,理论预测与实验结果吻合较好.
关键词:
颗粒增强
,
金属基复合材料
,
界面脱粘
,
弹塑性性能
贾宝华
,
宋卫东
,
汤慧萍
,
毛小南
,
宁建国
稀有金属材料与工程
采用GW-1200A型控制器配合高温加热炉在WDW-300电子万能试验机上通过等温压缩实验研究了Ti600合金在温度为25～800℃、应变速率为10-4和10-3 s-1条件下的热变形行为,获得了该合金在变形过程中的真应力-真应变曲线,建立了该合金的高温本构关系.结果表明:Ti600合金在较高的温度(600和800℃)下流变应力随应变速率增大而增大,在较低温度(25和300℃)时变化不太明显.在一定的应变率条件下,随着温度升高流变应力降低.考虑到Ti600合金在不同温度下的真应力-真应变曲线随温度变化的发展趋势,建立了修正的井上胜郎高温本构关系,与实验结果对比验证了模型是可靠的.通过扫描电镜(SEM)观察发现,在室温准静态压缩条件下Ti600合金的断裂形式以脆性断裂为主,同时在局部区域出现韧性断裂特征.
关键词:
Ti600合金
,
热变形
,
本构关系
,
断裂形式
王婧
,
任会兰
,
郝莉
,
宁建国
材料工程
doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2015.09.014
通过一级轻气炮加载,对孔洞具有一定规律的多孔钛材料进行了平板撞击实验及数值研究.基于锰铜压阻计测量到的实验波形,获得了冲击波在多孔钛材料中传播的衰减效应以及冲击波波速和波后粒子速度的D-u冲击绝热关系.依照实验情况在非线性动力学有限元软件中建立了数值模型,并根据计算结果得到了冲击波的压力-时间波形以及冲击绝热关系,拟合出了多孔钛材料的多项式形式Griüneisen状态方程.通过对压缩度μ进行泰勒展开,结合冲击波基本关系式及冲击绝热关系,从理论上得到了多项式形式Grüneisen状态方程系数的具体表达式.
关键词:
多孔钛材料
,
动态力学性能
,
Grüneisen状态方程
李伟
,
宋卫东
,
宁建国
,
毛小南
稀有金属材料与工程
分别利用MTS-810试验机、杆-杆型冲击拉伸试验机(SHTB)和Instron-1195高温电子拉伸机对复合材料TP-650进行了准静态、动态及高温拉伸试验分析,研究温度和应变率耦合作用对TiC颗粒增强钛基复合材料TP-650力学性能的影响.研究表明,复合材料TP-650的性能优势可保持到高温,650 ℃时仍具有良好的综合力学性能;室温时,复合材料TP-650具有比基体高的强度和低的韧性;应变率低于1000 s-1时,复合材料TP-650呈现正的应变率敏感性.基于试验结果,利用双曲正弦形式修正的Arrhenius关系建立了TP-650的流变力学模型,给出了模型结果,与试验结果相吻合.
关键词:
钛基复合材料
,
力学性能
,
应变率
,
高温
,
动态拉伸
任会兰
,
龙波
,
宁建国
,
褚亮
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20140620.001
对通过热压烧结法制备的3种陶瓷99.5vol％ Al2O3 (AD995)、ZrO2(15vol％)/Al2O3和ZrO2(25vol％)/Al2O3的力学性能和增韧机制进行了实验和理论研究.基于复合材料细观力学理论并考虑ZrO2的相变特性,建立了描述ZrO2/Al2O3陶瓷力学性能的本构模型.结果表明:ZrO2的加入细化了基体Al2O3晶粒,ZrO2/Al2O3陶瓷的致密性得到提高;3种陶瓷试件的破坏呈现小变形到脆性破坏的特点,压缩加载下试件应力-应变曲线近似为线性关系;AD995陶瓷的断裂韧性为5.65 MPa·m1/2,ZrO2(25 vol％)/Al2O3陶瓷的断裂韧性为8.42 MPa· m1/2,提高了近50％;随ZrO2增韧相含量的增加,ZrO2/Al2O3陶瓷的弹性模量降低而断裂韧性增加,这一变化趋势与实验结果有良好的一致性.
关键词:
陶瓷
,
ZrO2
,
Al2O3
,
断裂韧性
,
增韧机制
于超
,
任会兰
,
宁建国
材料工程
doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2014.10.015
通过实验方法和分子动力学模拟方法研究了91％(质量分数,下同)细化颗粒钨合金材料的塑性力学问题.结果表明:细化钨合金材料具有应变率效应,且随着应变率的增加,屈服强度增强;钨合金材料应力应变关系具有显著的温度效应、尺度效应和晶向效应;基于对钨合金材料的数值模拟结果与实验结果对比,得到了两种方法具有一致性的结论,证明了该MD模拟的准确性以及拟合出高应变率幂律公式的可信性.
关键词:
钨合金
,
应变率
,
分子动力学
,
屈服强度
,
数值模拟
姜芳
,
陈涛
,
宁建国
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2009.03.011
利用一级轻气炮加载,对钢筋混凝土圆柱形靶板进行冲击压缩实验,飞片与靶板同质,由预埋的锰铜压阻传感器测量出压力-时间信号曲线.实验数据采用拉氏分析方法中的路径线法自编程序进行处理,反算出粒子速度、应变等力学参量.实验结果表明:钢筋混凝土材料的应力应变总体呈滞回特性,并具有明显的应变率相关性和波形弥散效应等动态力学性能.同时基于复合材料细观力学的方法,认为理想情况下钢筋混凝土本构关系可由混凝土材料粘弹性本构关系与一个依赖于增强钢筋材料特性的常量G的乘积确定,并假定损伤只发生在混凝土内部,给出了钢筋混凝土的损伤型动态本构关系,理论预测曲线与试验结果吻合良好.
关键词:
钢筋混凝土
,
动态力学性能
,
本构关系
,
拉氏分析
宁建国
,
王晋平
,
姜芳
兵器材料科学与工程
doi:10.3969/j.issn.1004-244X.2006.06.001
利用MTS810材料试验机对体积含量为3%的TiC颗粒增强钛基复合材料TP-650及基体钛合金进行了准静态拉伸试验,获得了材料弹塑性变形的应力应变曲线.结果表明,复合材料及基体材料达到屈服后,直至材料的迅速失效,几乎没有应变硬化效应.由断口分析可以看出,TP-650断口平齐,无颈缩现象,断口无韧窝,呈明显的脆性断裂特征,颗粒与基体界面有明显的脱粘现象.最后,基于Mori-Tanaka平均场理论和割线模量法讨论了颗粒增强钛基复合材料TP-650的弹塑性性能,理论预测与试验结果基本吻合.
关键词:
颗粒增强
,
钛基复合材料
,
准静态拉伸
,
弹塑性性能
,
割线模量法
宋卫东
,
宁建国
,
毛小南
稀有金属材料与工程
基于不动点迭代法提出宏细观多尺度计算方法对颗粒增强钛基复合材料的静动态力学性能进行研究.采用该多尺度计算方法可以将复合材料的宏观力学性能与材料的微观结构相联系,通过迭代法从宏观角度为单胞模型提供真实的物理边界条件,将该边界条件施加到单胞有限元模型,对其进行有限元分析可最终获得复合材料的宏观力学性能.在与试验结果比较的基础上,预测颗粒形状、颗粒的体积分数、颗粒大小以及界面强度对TiC颗粒增强钛基复合材料静动态力学性能的影响,为颗粒增强钛基复合材料力学性能的优化设计提供依据.
关键词:
钛基复合材料
,
力学性能
,
不动点迭代
,
动态载荷
