干湿态尼龙66的高速拉伸行为研究

文章研究了干湿态尼龙66(PA 66)的高速拉伸行为,探讨了水分子对PA 66高速力学性能的影响。研究结果表明,干湿态PA 66的高速拉伸强度均随着应变速率的增加而提高,但是断裂延伸率呈现相反趋势。PA 66吸水后拉伸强度下降,但断裂延伸率增加,且湿态PA 66在低应变速率和高应变速率下的拉伸行为不同,在0. 1 s~(-1)和1 s~(-1)的应变速率下出现明显的"颈缩"现象。干态PA 66的断裂面垂直于拉伸方向,而湿态PA 66的断裂面与拉伸方向约呈45°。     

DP780钢应变率敏感特性研究及本构方程的建立

通过在0.01、0.1、1、10、100 s-1应变速率下得到的DP780材料的应力-应变曲线,对DP780材料的应变速率敏感性进行了相关研究,分析了其在不同应变速率下的断口形貌:在低应变速率下,断口出现明显的颈缩现象;在高应变速率下,断口平整,断裂面与拉伸方向约呈60°角,颈缩现象不明显。依据动态应力-应变曲线,建立了DP780材料的Cowper-Symonds本构方程,模拟得到的应力-应变曲线可以很好地与动态拉伸得到的应力-应变曲线吻合,所建立的材料本构方程具有工程应用价值。     

早龄期机制砂混凝土抗压强度与弹性模量时效关系及本构模型试验研究

为了研究早龄期机制砂混凝土在单轴受压状态下抗压强度与弹性模量的时效关系和本构模型,通过对8组不同龄期的C60机制砂混凝土试件进行立方体抗压强度试验、静力受压弹性模量试验和单轴受压应力-应变曲线试验,并参考多种已有研究模型,建立了早龄期机制砂混凝土在单轴受压状态下的抗压强度与弹性模量时效关系模型和分段式应力-应变本构模型。结果表明,采用的抗压强度与弹性模量时效关系模型和分段式应力-应变本构模型与试验数据吻合效果理想,能够较好地描述早龄期C60机制砂混凝土在单轴受压状态下的力学性能。     

基于QP1180钢板动态性能数据的MAT24材料卡制作

以QP1180为基础,对其高速拉伸性能进行了相关分析研究;在不同的应变速率下,QP1180钢板表现出了应变率强化效应,基于Cowper-Symonds模型,建立了QP1180钢板材料本构方程,同时应用Hyper Mesh和Ls-Dyna软件,进行了不同应变速率下的高速拉伸模拟;将模拟结果同高速拉伸的试验结果进行对比分析,分析的误差在可接受范围内,可以进行相关CAE模拟计算;最后给出了汽车安全碰撞模拟所需的MAT24材料卡,对于汽车安全碰撞模拟的CAE分析提供了材料方面的技术支持。     

基于单轴拉伸试验的水稳碎石损伤本构方程研究

为了建立材料的损伤本构方程,针对不同龄期的水泥稳定级配碎石开展了单轴拉伸试验。根据不同龄期试验结果,研究了水泥稳定级配碎石抗拉强度与龄期之间的关系。通过拟合材料本构关系,建立了本构方程。基于Mazars损伤模型,提出了材料单轴拉伸状态下的损伤模型和损伤本构方程。结果表明:水泥稳定级配碎石前28d的抗拉强度快速增长,28d后抗拉强度的增长速率下降,对数函数可以很好地表征龄期与抗拉强度的关系;建立的本构方程可以从数学角度反映水泥稳定级配碎石的应力应变关系,但不能揭示材料的损伤演化过程;单轴拉伸状态下水泥稳定级配碎石的非线性损伤演化过程由3阶段组成;损伤本构方程比本构方程可以更好地表征水泥稳定级配碎石的3阶段损伤演化过程和应力应变关系。     

人工气候下腐蚀预应力钢绞线的力学性能研究

为了研究腐蚀预应力钢绞线的力学性能,通过人工气候试验箱获取了腐蚀预应力钢绞线样本,进而开展静力拉伸和电镜扫描试验,分析腐蚀对预应力钢绞线屈服强度、极限强度、极限应变及弹性模量的影响,探讨腐蚀预应力钢绞线微结构和断口变化特征,并在此基础上建立了腐蚀预应力钢绞线本构关系模型。研究结果表明:腐蚀对钢绞线力学性能的影响随着腐蚀程度而逐渐发生改变。在腐蚀率较低的情况下,钢绞线的极限应变随腐蚀率的增加近似地线性降低,极限强度轻微下降,腐蚀对钢绞线弹性模量与屈服强度影响较小;当腐蚀率增大到临界值后,钢绞线的极限应变减少较大,具有明显脆性失效特征,但对弹性模量与屈服强度的影响依然较小。钢绞线轻度腐蚀时,其本构模型可用弹性-硬化双线性模型表征,当腐蚀率超过临界值时,其本构关系转变为单线性模型。     

纤维增强复合材料的耐久性实验分析

论文通过探讨腐蚀环境带给纤维增强复合材料耐久性的影响,通过借助于浸水试验、冻融试验、湿热试验进行探讨,认为性能较好的是碳纤维增强复合材料,基于暴露条件下并没有改变力学性能。耐久性最差的是玻璃纤维增强复合材料,不仅仅和水环境和碱环境有着直接的影响,同时和湿热环境以及冻融循环也有着直接的影响。浸水试验之后,GFRP抗压强度逐渐降低,极限应变也降低,但是弹性模量没有出现任何改变,水虽然可以脆化玻璃纤维,但是在浸水试验之后,没有改变力学性能。冻融循环试验之后,降低了极限应变和抗拉强度,没有改变弹性模量,可以说冻融循环过程脆化了纤维材料。关于湿热老化环境的影响而言,改变了GFRP抗拉强度和弹性模量,同时也改变了极限应变。     

基于高速拉伸试验的车身用钢板材料应变速率敏感特性研究

在室温下对不同钢板在各种应变率下的拉伸变形力学行为进行了试验,基于试验数据与Johnson-Cook模型(不包含温度因素)理论进行对比分析.研究表明,车身用钢板材料的拉伸强度随应变速率的增加而增强;不同材料的应变速率敏感性随抗拉强度的增加而降低;应变速率每递增一个数量级,所引起的强度增加的绝对值是一个相对稳定的常数.     

钢-玄武岩纤维复合筋抗拉性能试验研究

钢-玄武岩纤维复合筋(SBFCB)的基本力学性能是SBFCB应用于混凝土结构的基础。为了研究SBFCB的受拉力学性能,本研究采用专门设计的直筒黏结式锚具锚固SBFCB,对3种不同玄武岩纤维-钢含量比的SBFCB进行抗拉性能试验研究,从试验结果可以得到SBFCB应力-应变关系的曲线,根据两种材料的复合法则推导出SBFCB单向拉伸的应力-应变曲线模型,再将理论值与试验值进行对比,得到以下结论:(1)随着荷载的增大,内芯钢筋先发生屈服,外包的玄武岩纤维承担更大的荷载,最终外包纤维炸裂破坏,属于延性破坏且有明显预兆。(2)内芯钢筋屈服前,复合筋弹性模量高于纯玄武岩纤维筋,应力-应变关系为线性;内芯钢筋屈服以后,复合筋能继续承受更大的荷载,表现出了明显的"屈服后刚度",称之为"二次刚度"。(3)复合筋理论应力-应变曲线与实测的应力-应变曲线基本吻合。(4)SBFCB内芯钢筋与外包玄武岩纤维在钢筋屈服之前能较好地共同受力。(5)复合筋的玄武岩纤维-钢含量比越大,其初始弹性模量越小,二次刚度和极限强度越大。     

汽车复合材料纵梁吸能特性研究

通过有限元软件Abaqus/Explicit建立了玻璃纤维复合材料帽形前纵梁正碰模型,并对所建模型进行了有效性验证。研究了前纵梁正碰吸能特性,对钢制材料、碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料进行了对比,结果表明:碳纤维复合材料比吸能最高,质量比钢制材料减轻了20%。使用4种经典铺层对复合材料铺层方式进行研究,当碳纤维复合材料应用[45/-45/90/0]4s的铺层方式,玻璃纤维复合材料应用[0/90/45/-45]4s的铺层方式时,帽形前纵梁的正碰吸能特性较好,且适用于15°与30°斜碰工况。     

考虑应变率效应的碳纤维增强复合材料发动机罩行人保护分析

利用高速拉伸试验机在0.01～500 s-1的应变率范围内获取了某碳纤维增强复合材料(CFRP)层合板发动机罩的应力-应变曲线并讨论了应变率对其力学性能的影响,结果表明CFRP层合板是应变率相关材料。利用获取的试验数据与广义Maxwell模型拟合,得到考虑应变率效应的广义Maxwell材料本构模型,将该模型引入分析软件LS-DYNA,对某CFRP发动机罩进行了行人保护性能仿真与试验对标,结果表明,考虑模量的应变率效应可以提升CFRP发动机罩头部损伤值的分析准确度。     

塑性变形对DP780钢弹性模量的影响

在塑性变形过程中,DP780钢的弹性模量会发生变化,这种变化会严重影响DP780钢板冲压成形的回弹量。为提供DP780钢板冲压回弹预测理论基础,通过循环加载-卸载-重新加载拉伸试验研究了DP780钢板的弹性模量在塑性变形过程中的变化规律。结果表明,塑性变形4.1%时,弹性模量快速下降,随后逐渐趋于稳定,弹性模量的最大降幅是29.86%;塑性变形为0.058时,非弹性回复应变占整个回复应变的比例可达14.34%。最后建立了弹性模量与塑性变形的数学模型。     

玻璃纤维增强筋的高温耐碱性能试验

参考国内外关于玻璃纤维增强筋耐碱性能试验方法,将玻璃纤维增强筋分别浸泡于60℃碱性溶液中0、15、30、60和90d,并对浸泡后的玻璃纤维增强筋进行了拉伸试验。试验结果表明:由乙烯基树脂和E-glass复合而成的玻璃纤维增强筋在碱性环境下力学性能保持良好,但存在一定的拉伸强度损失。在碱性溶液中浸泡90d后,平均剩余强度大于70%,拉伸强度值仍远大于标准设计强度值;浸泡前期拉伸强度变化明显,浸泡后期(在60~90d之间)玻璃纤维增强筋的性能保持稳定,试验用玻璃纤维增强筋的力学性能在碱性环境下保持较好。     

中空夹层钢管混凝土柱力学性能研究

基于给定的核心混凝土和钢材的三轴本构模型,设定构件内、外两层钢管使用相同的钢材,并考虑核心混凝土和钢管变形协调,应用连续介质力学理论,对中空夹层钢管混凝土短柱进行了弹塑性全过程理论分析,建立了中空夹层钢管混凝土短柱组合弹性模量理论计算公式和应力-应变关系全曲线的理论计算模型。该计算模型形式简单,参数少易确定,便于程序化实现,并与文献资料的试验结果进行了比较,结果表明,该模型能较好地反映试验规律以及组合构件材料物理性能的优点,为中空夹层钢管混凝土组合结构进一步研究奠定了基础。     

冷却系统用塑料材料耐冷却液性能的研究

采用浸泡法比较了普通型PA66材料、耐醇解型PA66材料、高耐醇解型PA66材料、PPA材料和PPS材料耐冷却液性能的差异,深入研究了高耐醇解型尼龙材料长时间耐冷却液后拉伸性能、弯曲性能、冲击性能和样条尺寸的变化情况,为冷却系统用塑料材料的选择提供参考。     

UHPC构件受拉性能的细观力学解析方法

超高性能混凝土（Ultra-high-performance Concrete,UHPC）的受拉性能直接影响结构的抗裂性和耐久性,是结构设计中重要的力学指标之一。为研究UHPC构件在弯拉荷载作用下产生宏观裂缝前的受拉力学特性,以钢纤维与水泥基的协作受力特性为切入点,考虑钢纤维分布方向的随机性服从正态分布,建立了钢纤维受拉作用下的细观力学模型。该模型将钢纤维力作为由水泥基加载的被动力进行分析,在充分考虑水泥基材料特点的基础上,发展了UHPC构件受拉作用下宏观裂缝出现前弹性和拔出2个阶段的力学行为预测模型;开展了UHPC试件的纯弯曲试验,标定了材料受弯全过程中的关键力学指标,重点关注理论预测的弹性和拔出2个阶段的力学行为,并与预测模型计算结果进行对比;采用文献中钢纤维增强混凝土的试验结果进一步印证细观力学模型的适用性。理论分析及试验结果表明：建立的细观力学模型可准确描述出现宏观裂缝前受拉UHPC构件内部钢纤维的抗拉力学行为;预测模型计算的理论值与UHPC构件受拉作用下弹性和拔出2个阶段的力学指标试验结果吻合良好;常规钢纤维掺量的UHPC受拉性能由其内部钢纤维主导,理论计算时忽略受拉状态下水泥基对UHPC轴力的贡献不仅可以简化计算,而且可将其视为工程应用时的安全储备;建议的双折线拉伸本构中弹性与拔出2个阶段的极限应变分别为180×10^-6,1 042×10^-6。     

PMMA风挡玻璃对白车身静刚度的影响分析

通过单轴拉伸试验和单搭接剪切试验,得到胶的拉伸和剪切应力-应变曲线;分别用线弹性和超弹性模型作为胶的材料模型,对拉伸和剪切过程进行仿真。仿真与试验结果对比表明,用超弹性模型能更准确模拟胶在剪切和拉伸作用下的力学行为。用该模型模拟风挡玻璃与车身的连接,分析PMMA玻璃替代、无机玻璃、夹层玻璃对白车弯曲刚度和扭转刚度的影响。分析结果表明,PMMA风挡玻璃质量仅为无机玻璃质量的60%,对车身静刚度的贡献量与无机玻璃相近。     

汽车用PA66冷却软管开发

开发了以聚酰胺（PA66）为主体材料的汽车用冷却水管，代替长链尼龙材料（PA12、PA612、PA11等），解决了长链尼龙水管价格昂贵、资源短缺、生产工艺复杂的问题。首先介绍了耐水解柔性PA66材料的开发，通过共混改性加入增韧剂和耐水解剂，有效地提高了PA66材料的韧性和耐水解性，开发的材料性能指标符合使用要求。然后通过常规软管挤出工艺对PA66改性材料进行了软管挤出试制，经过测试，PA66软管的爆破强度>2.6 MPa，长期耐冷却液后爆破强度仍>1.8 MPa，满足整车应用的基本条件。     

高性能砼收缩应变计算模型研究

目前的高性能砼(HPC)收缩应变计算模型普遍通过各自试验数据的拟合得到,不具备通用性。为探寻实用的收缩应变计算模型,文中通过广泛收集砼收缩应变试验实测数据建立高性能砼试验数据库,以GL2000作为基础模型建立指数函数形式收缩应变基准模型,然后利用试验数据对该收缩基准模型进行多种影响因素的参数修正,得到HPC收缩应变计算模型;与多个预测模型进行精度对比,结果表明该计算模型对HPC收缩应变的预测较准确。     

Experimental Study and Simulation on the Elastic-plastic Constitutive Equations of Vehicle Structural Adhesives

通过胶条拉伸试验和厚粘附体胶接接头剪切试验,得到车用结构胶拉伸与剪切的应力-应变曲线和基本力学性能参数.根据塑性增量理论和采用的Hill屈服准则,建立了车用结构胶的弹塑性本构方程,得到ANSYS仿真的验证.研究的结果表明,采用ANSYS提供的BISO+ Hill材料模型能准确地模拟车用结构胶的力学性能.