第六章固体材料的应变率效应与试验技术
基于SHPB技术测试典型金属动态压缩性能的尺寸效应分析
基于SHPB技术测试典型金属动态压缩性能的尺寸效应分析1. 内容概述SHPB技术作为一种先进的材料动态力学性能测试手段，近年来在材料科学领域受到了广泛关注。
在本文档中，我们将首先简要介绍SHPB技术的原理及其在金属动态压缩性能测试中的应用。
我们将通过具体的实验数据和理论分析，详细讨论不同尺寸下金属的动态压缩性能及其尺寸效应。
我们还将探讨尺寸效应对金属动态压缩性能的影响机制，为优化材料设计和提高材料性能提供有益的参考。
我们将对实验结果进行总结，并提出一些针对性的结论和建议。
通过本文档的研究，我们期望能够为相关领域的研究者提供一种基于SHPB技术的金属动态压缩性能测试方法，并为未来材料科学的发展提供有益的启示和借鉴。
1.1 研究背景金属材料的动态压缩性能是材料科学和工程领域中的一个重要研究方向，尤其在航空航天、汽车制造、建筑结构等领域具有广泛的应用前景。
金属材料在受到外部冲击或压力时，会产生塑性变形，甚至断裂。
研究金属材料的动态压缩性能对于评估其在实际应用中的安全性和可靠性具有重要意义。
传统的金属动态压缩性能测试方法主要包括霍尔效应法、光电子能谱法等，但这些方法往往存在测试时间长、精度低等问题。
基于分离式霍普金森压杆（SHPB）技术的动态压缩性能测试方法逐渐受到关注。
SHPB技术具有操作简便、精度高、时间短等优点，能够较为真实地反映材料的动态压缩性能。
在使用SHPB技术进行金属动态压缩性能测试时，尺寸效应是一个不可忽视的问题。
金属材料的尺寸效应是指材料在不同尺寸下的力学性能存在差异，这主要是由于材料的微观结构、缺陷、表面处理等因素引起的。
在研究金属材料的动态压缩性能时，必须考虑尺寸效应的影响，以便更准确地评估材料的性能。
为了深入研究基于SHPB技术测试典型金属动态压缩性能的尺寸效应，本论文首先对相关文献进行了综述，介绍了SHPB技术的基本原理、实验方法以及尺寸效应的研究现状。
通过实验和数值模拟相结合的方法，研究了不同尺寸下典型金属的动态压缩性能及其尺寸效应，为进一步优化材料和提高其性能提供了理论依据。
纳米材料的力学性能与应变率效应
纳米材料的力学性能与应变率效应纳米材料是由纳米级的原子和分子组成的材料，具有与宏观材料不同的特殊力学性能。
近年来，随着纳米科学的迅速发展，关于纳米材料的力学性能和力学行为的研究逐渐引起了人们的广泛关注。
其中，纳米材料的力学性能与应变率效应是一个重要的研究领域。
纳米材料的力学性能通常是指材料的硬度、强度和韧性等机械性能。
纳米材料具有较高的硬度和强度，这是由于其纳米尺度下的晶粒尺寸效应所致。
在纳米尺度下，晶粒的尺寸与晶界的数量会显著增加，这导致了晶界和界面的密度增加，从而提高了材料的硬度和强度。
此外，纳米材料由于表面积大，在外力作用下，晶粒之间的位错难以移动和滑动，因此纳米材料的强度也较高。
但是，纳米材料的高硬度和强度也带来了一些问题。
纳米材料的高硬度和强度常常意味着其韧性较差，容易发生断裂和破坏。
同时，纳米材料在应变作用下的行为也与宏观材料有很大的不同。
在纳米材料的应变率效应中，当应变率较小时，纳米材料的强度和硬度随应变率的减小而增加；而当应变率较大时，纳米材料的强度和硬度随应变率的增加而减小。
这种应变率效应是由于纳米材料内部晶粒的应变率敏感性导致的。
在纳米材料中，晶界对位错的移动具有一定的限制作用，因此晶界承载了大部分的应力。
当外力作用下，应变率较小时，晶界能够更好地承载应力，从而增加了材料的硬度和强度；而当应变率较大时，晶界难以有效地承载应力，造成局部应力集中，导致材料的强度和硬度下降。
此外，纳米材料的应变率效应还与材料的动态行为和变形机制密切相关。
在纳米材料的动态行为中，其应变率通常与变形速率相关。
当变形速率较高时，纳米材料的应变率也较高，因此应变率效应更为显著。
在变形机制方面，纳米材料的变形主要是通过晶粒的位错滑动和塑性变形实现的。
在应变率较低时，晶粒之间的位错滑动较为容易发生，从而增强了材料的硬度和强度；而在应变率较高时，晶粒之间的位错滑动受到阻碍，导致材料的硬度和强度下降。
综上所述，纳米材料的力学性能与应变率效应是一个复杂而重要的研究领域。
1074材料的应变率强化与磨削加工中的尺寸效应
3 国家自然科学基金资助项目 (59675061) 收稿日期: 1998—06—09 修回日期: 1999—09—06
和热软化 (55TΣ< 0) 三者之间的平衡。 本构失稳的
临界条件为
ddΧΣ=
55ΧΣ+
55ΧΣαddΧΧα+
5ΣdT 5T dΧ
(2)
图 1 为 TB 2 钛合金准静态 (Εα= 10- 4 s- 1) 和高
大, Χ减小, 但减小幅度不大。
对磨削过程, 假设磨粒为三角锥形, 以 1 个棱
面作为前刀面进行切削, 取磨粒半顶角 Η作为磨
粒前角, 取等效未变形切屑厚度 ae=
1 2
a
,
则剪切
区剪应变
Χ=
co sΗ sin<co s (<+
Η)
(9)
剪切区应变率
Χα=
2Κ′v co sΗsin< aco s (<+ Η)
1 高应变率下材料的变形行为
在高应变率下, 材料的热粘塑性本构方程为
Σ= f (Χ, Χα, T )
(1)
式中, Σ 为剪切应力; Χ为应变; Χα为应变率, T 为
变形温度。
绝热剪切即本构失稳 (ddΧΣ≤0) 是否发生取决 于材料的应变硬化 ( 55ΧΣ> 0) , 应变率强化 ( 55ΧΣα> 0)
应变率强化作用减弱, 故比
磨削能随之减小, 并基本呈
式 (16) 所示的指数变化趋 图 4 单位宽度磨除
势。
率与比磨削能的关系
磨削及高速切削过程
的 Χ和 Χα均非常高, 往往有可能满足 (Χ, Χα) 双变量
临界失稳条件[1]; 同时, 考虑到切屑尺度的影响,
材料力学性能05_冲击
高强低韧材料1和高韧低强材料2 的A-N曲线有一个交点。说明在 大能量低冲击寿命下，高韧低强 材料2的多冲抗力居上，而在小 能量高冲击寿命时，高强低韧材 料的多冲抗力居上。因此，材料 抵抗大能量一次冲击的能力主要 取决于材料的塑性和韧性，而抵 抗小能量多次冲击的能力则主要 取决于材料的强度。
2020/7/9
18/24
SHPB冲击试验与应力波分析
SHPB实验原理是将试样夹持于两个 细长弹性杆(入射杆与透射杆)之间， 由圆柱形子弹以一定的速度撞击入射 弹性杆的另一端，产生压应力脉冲并 沿着入射弹性杆向试样方向传播。当 应力波传到入射杆与试样的界面时， 一部分反射回入射杆，另一部分对试 样加载并传向透射杆，通过贴在入射 杆与透射杆上的应变片可记录人射脉 冲，反射脉冲及透射脉冲。当材料在 受冲击时瞬间变形可近似地视为恒应 变率，由一维应力波理论可以确定试 样上的应变率、应力、应变。
(2) 弹塑性响应 当冲击载荷产生的应力超过屈服强度而低于104MPa时，材料的响应可用耗散过程来 描述，同时应考虑大变形、粘滞性、热传导等，本构方程十分复杂，呈非线性。
(3) 流体动力学—热力学响应 当冲击载荷产生的应力超过材料强度几个数量级，达到106MPa或更高，材料可作为 非粘性可压缩流体处理，其真实结构可不予考虑，材料的响应可用热力学参数来描 述，其本构关系可用状态方程表示，也为非线性。
2020/7/9
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材料的冲击破坏
载荷以高速度作用于材料的现象称为冲击。材料在冲击载荷作用下 发生的破坏与静载破坏有着不同的特点。冲击破坏过程中的应力波效应 是造成这一差异的主要根源。此外材料的应变率性效应也会对材料的冲 击破坏产生影响。设法在实验测试中将材料的应力波效应与应变率效应 解耦是测定材料动态本构关系的关键。
聚砜树脂的应变率效应及断裂模式实验
弹性 模量 ，Ｐ Ｇａ 屈服 强度 ａ
７８７ ．６
８ ．９ １３
的敏 感性 。取 ０ ０ｏ０１ ￣ｔ＝ ６５ ＋ｌ ／ ．０ １，其 中 Ｃ等于 １ 为 ．０ ，， ｒ ７ ． Ｊ ｌｙ ２ ｎ（ ００ ０ ） 。颈 缩面 刚开始 时是一个 斜截 面 ， 与拉 伸方 向成 大约 ４。 ５，如 图 １所示 ，表 明聚砜 树脂 承受 剪切屈服 的能力较 弱 。 由于 受聚砜树 脂颗粒 材料 生产 技术 的影 响 ，样 品 中存 在一 定 的气 泡 、杂 质 ，并且棒 材在注 射成 型 的过 程 中会产 生 内应 力 ，往往会 导 致制 品产 生裂纹 。随着 应 力 的增 加 ，当一个 或者 几个 裂纹（ ２中的箭头 所示 为裂 纹源 ，图 ２（） 图 （ 只有 一个 ａ 裂纹源 ，图 ２ｂ有 ３个 裂纹源 ） 端 的应力 强度 因子超 过材料 的临界断裂 韧度 ｃ ，裂 纹则 向周 围扩 展导 （） 尖 时 致长分 子链 断裂 ，最终 导致样 品发生破坏 。由于裂 纹沿平 面扩展 ， 因此 ，接近 表面 的裂纹源 将形成 半 圆形
ห้องสมุดไป่ตู้
１０ 中国工程物理研 究院科技 年报 ９
结 晶聚 合物 。而 在配 方 中分别增 加 小分子 二醇 扩链 剂 以后 ，其 平 台区缩短 到 ２ ０ ３ ０ ８ ％ ８ ％，平 台区范 围从
大到 小 的顺 序依 次是 Ｈ Ｄ，Ｅ Ｄ，Ｂ Ｄ，用 Ｈ）扩链 剂制 得 的 Ｐ Ｅ的断裂伸 长 率 、拉伸 强度 、定伸 应 力与其 Ｉ Ｕ 他两种 扩链 剂制得 的相 比为最高 ，但硬度 最 低 ，为 ９ ３邵尔 Ａ。随着 配方 中小分 子扩 链剂用 量的增加 ，即 所合成 的 Ｐ Ｅ的硬 段 含量增 加 ，应 力一 Ｕ 应变 曲线 上 的平 台 区域 缩短 ，断裂伸 长率 及拉伸 强度 降低 ，其 玻璃 化转变 温度 峰 由两个变 为 １ ，玻璃化 转变温 度 区域缩 小 ，ｔｎ 大 。 个 ａ蹭
岩石应变率效应测试方法与分析
岩石应变率效应测试方法与分析引言岩石是地质学中重要的研究对象，其物理力学性质对于地下工程和地质灾害研究具有重要意义。
了解岩石的应变率效应能够帮助我们更好地理解岩石的力学行为和变形特性。
本文将介绍岩石应变率效应的测试方法与分析。
一、应变率效应的定义应变率效应是指岩石在受到应力加载时，其变形特性随着加载速率不同而发生的改变。
这种效应与岩石内部的应力传递机制和变形机制密切相关。
二、岩石应变率效应的测试方法1. 恒定加载速率测试法这种方法是最常用的岩石应变率效应测试方法之一。
通过在岩石样本上施加一定的加载速率，观察岩石样本的应力-应变关系曲线，从而得出其应变率效应。
根据不同的加载速率，可以得到不同的应变率效应曲线。
2. 应变速率增减测试法此方法通过控制加载速率的变化，观察岩石样本的响应，以得出不同加载速率下的应变率效应。
这种方法可以更直观地展示岩石的变形特性，尤其在高速加载和减速加载过程中。
3. 脉冲加载测试法这种方法主要用于测试岩石样本在瞬间加载下的应变率效应。
通过施加瞬态冲击载荷或脉冲波形载荷，观察岩石样本的变形响应，从而得出其应变率效应。
三、岩石应变率效应的分析1. 强度与应变率效应的关系分析岩石的应变率效应与其强度存在密切的关系。
通常情况下，随着加载速率的增加，岩石的强度也会增加。
这是因为加载速率增加会导致岩石内部的应力传递机制发生变化，从而增加强度。
2. 岩石类型与应变率效应的关系分析不同类型的岩石具有不同的强度和变形特性，因此它们的应变率效应也会有所差异。
例如，脆性岩石在高速加载下表现出更明显的应变率效应，而韧性岩石则相对较低。
3. 温度与应变率效应的关系分析温度对岩石的应变率效应也有一定的影响。
通常情况下，高温会导致岩石的强度下降，同时也会降低其应变率效应的大小。
结论岩石应变率效应测试方法的选择应根据具体需求和研究目的来确定。
了解岩石的应变率效应对于地下工程、地质灾害预测和地质资源开发具有重要的意义。
应变速率
应变速率
•单位时间内应变的变化。
是应变的一阶导数,即
ij＝dεij/dt,拉伸变形时应
变速率为正,压缩时为负。
应变速率分线应变速率、切应变速率、一点附近的应变速率、平均应变速率等。
线应变速率一点附近的应变状态包括线应变和切应变共九个分量,线应变速率即线应变对时间的变化率。
也可理解为变形体内两相邻点速度的差与两点间距离比的极限,如
一点附近的应变速率对应于一点附近线段的微小应变εr,对时间的变化率
平均应变速率单位时间的平均应变,即平均变形程度的变化率,表示为
＝v1i1+v2i2+v3i3,则该曲线坐标系的应变速率为
式中g1、g2、g3为拉梅(Lame)系数,当直角坐标系(x,y,z)与曲线坐标系(β1,β2,β3)的关系为x=x(β1,β2,β3),y=y(β1,β2,β3),z=z(β1,β2,β3)时,拉梅系数为。
应变 热导率-概述说明以及解释
应变热导率-概述说明以及解释1.引言概述部分的内容可以包括应变和热导率的基本概念及其重要性，以及本文将要讨论的应变对热导率的影响和可能的应用。
下面是一个示例：引言部分1.1 概述应变和热导率是材料科学中两个重要的概念。
应变是指物体在受到外力作用下发生形变的程度，它是研究材料性能和变形行为的重要参数。
热导率则是衡量物质传导热量能力的指标，它表征了材料对热量流动的速率和效率。
应变和热导率的研究对于理解材料的性质、改进材料的性能以及开发新的材料具有极其重要的意义。
本文将探讨应变对热导率的影响，以及这种影响的机制和表现。
通过深入研究应变与热导率的关系，我们可以更好地理解材料的导热行为，并为材料设计、工程应用和能源转换等领域的研究提供有益的参考。
本文将首先介绍应变的定义和影响因素。
我们将讨论不同类型的应变，如线性应变和非线性应变，并探索不同因素对应变的影响，如温度、压力和形变速率等。
接着，我们将详细介绍热导率的概念和测量方法。
我们将探讨传热机制、热流量和温度梯度之间的关系，并介绍一些常用的热导率测试技术和实验方法。
在结论部分，我们将总结应变对热导率的影响，并探讨可能的应用和未来的研究方向。
我们将讨论应变对传热性能的改善和优化的潜力，如通过应变调控材料的热导率，来实现热能的高效转换和利用。
此外，我们还将探讨应变在材料工程、器件设计和能源领域的可能应用，以及未来研究的重点和方向。
通过本文的研究，我们期望能够增进对应变和热导率的理解，为材料科学和相关领域的研究和应用提供宝贵的参考和指导。
同时，本文也将为进一步深入研究应变对热导率的影响和机制提供了有益的基础。
1.2文章结构文章结构部分内容应包括对整篇文章的组织和内容安排进行介绍，以便读者能够了解文章的框架和主要内容。
在本文中，我们将按照以下结构进行讨论:1. 引言部分: 在引言部分，我们将简要概述本文的研究背景和意义。
首先，我们将从整体上介绍应变和热导率的概念，并强调二者之间的关系和相互影响。
材料分析测试技术课件
PDF卡片的内容（3）
*
晶体学数据：Sys.—晶系；S.G—空间群；a0、b0、c0，α、β、γ—晶胞参数；A= a0/b0 ，C= c0 / b0 ；Z—晶胞中原子或分子的数目； Ref—参考资料。
光学性质： εα、nωβ、εγ—折射率；Sign—光性正负；2V—光轴夹角；D—密度；mp—熔点；Color—颜色； Ref—参考资料。
表面上看起来 dhkl 好象与有关, 实际上它是产生主要反射线的晶面间的距离. 由晶体的决定的, 与入射波长无关.
这套数据就好象人的指纹一样, 可以用来确定相应的结晶物相. 现在内容最丰富的多晶衍射数据是由JCPDS ( Joint Committee on Powder Diffraction Standards)编的PDF卡, 即粉末衍射卡.
矿物检索手册等品种。
Fink无机索引；
有机相检索手册；
Hanawalt无机物检索手册；
无机相字母索引；
*
Hanawalt无机相数值索引
索引的编排方法是：每个相作为一个条目，在索引中占一横行。每个条目中的内容包括： 衍射花样中八条强线的面间距和相对强度，按相对强度递减顺序列在前面，随后，依次排列着，化学式，卡片编号，参比强度（I/Ic）。 索引示例 索引说明
*
New format – data rearranged in tabular sections with point and click interfaces
Still have “card” option
PDF Card – new format
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PDF试样图
*
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PDF卡片结构图
*
一、基本原理
*
任何一种结晶物质都具有特定的晶体结构，在一定波长的X射线照射下，每种晶体物质都给出自己特有的衍射花样。每一种晶体物质和它的衍射花样都是一一对应的。多相试样的衍射花样是由它和所含物质的衍射花样机械叠加而成。
gjb 5365-2005 金属材料动态压缩试验方法
gjb 5365-2005 金属材料动态压缩试验方法1. 引言1.1 概述本文旨在对《GJB 5365-2005 金属材料动态压缩试验方法》进行详细介绍和分析。
动态压缩试验是一种重要的材料力学测试方法，用于评估金属材料在高应变率条件下的强度、塑性和韧性等力学性能。
该方法通过对金属样品施加高速冲击或冲切加载，模拟了一些实际工程应用中可能遭受到的快速加载状态，如爆炸冲击、车辆碰撞等。
1.2 文章结构本文主要由以下几个部分组成：引言、《GJB 5365-2005金属材料动态压缩试验方法》概述、试验设备和样品准备、试验步骤与操作流程、动态压缩试验结果分析与评价、关键影响因素及其控制方法以及结论与展望。
1.3 目的本文的目的是全面解读《GJB 5365-2005金属材料动态压缩试验方法》，介绍该标准下所规定的实验内容和要求。
通过详细讲解试验设备和样品准备步骤以及操作流程，读者将能够清晰了解金属材料动态压缩试验的具体实施过程。
同时，我们还将介绍动态压缩试验结果的处理和分析方法，并评价其应用范围和意义。
此外，本文还将探讨影响动态压缩试验结果的关键因素，并提供相应的控制策略。
2. GJB 5365-2005金属材料动态压缩试验方法2.1 简介GJB 5365-2005是中国军工标准中规定的金属材料动态压缩试验方法。
该标准适用于评估金属材料在高应变速率下的力学行为，以及其在爆炸、碰撞和其他冲击载荷条件下的性能。
这些试验可帮助工程师和科学家了解金属材料在极端条件下的变形和断裂行为，以指导设计和制造过程中的合理性分析。
2.2 试验设备和样品准备进行GJB 5365-2005试验需要的设备主要包括压力发生器、冲击台、测量系统等。
样品通常采用标准圆柱形或直径大于等于10mm的圆盘形，具体尺寸根据需求而定。
试样应制备充分，并保证表面无明显缺陷和损伤。
2.3 试验步骤和操作流程（1）将样品安装到冲击台上，并对样品进行必要地定位和固定。
工程材料的应变率效应及其统一模型_于水生
·６ ４·
固体力学学报 ２ ０ １ ３ 年第 ３ ３卷
图 １ ７ ０ ７ ５ 铝的 Ｄ Ｉ Ｆ －应变率对数关系 Ｆ ｉ ． １ Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｈ ｉ ｂ ｅ ｔ ｗ ｅ ｅ ｎ Ｄ Ｉ Ｆ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｍｍ ｏ ｎ ｌ ｏ ａ － ｇ ｐ ｇ ｒ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ ｉ ｃ ｏ ｆ ｓ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ａ ｔ ｅ ｆ ｏ ｒ ７ ０ ７ ５ａ ｌ ｕ ｍ ｉ ｎ ｕ ｍ － 图 ２ 不锈钢的 Ｄ Ｉ Ｆ －应变率对数关系 Ｆ ｉ ． ２ Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｈ ｉ ｂ ｅ ｔ ｗ ｅ ｅ ｎ Ｄ Ｉ Ｆ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｍｍ ｏ ｎ ｌ ｏ ａ － ｇ ｐ ｇ ｉ ｔ ｈ ｍ ｉ ｃ ｏ ｆ ｓ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ａ ｔ ｅ ｆ ｏ ｒ ｓ ｔ ａ ｉ ｎ ｌ ｅ ｓ ｓ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｒ ｒ －
专辑 于水生等 ： 工程材料的应变率效应及其统一模型
·６ ５·
根据试验数据 （ 两个端点的试验数据来自于文 ］ ， 根据模型拟合预 而中间的数 据 是 文 献 ［ 献［ ６ ５］ １ １ 测得到的 ） 得到白云石和花岗 闪 长 岩 的 Ｄ Ｉ Ｆ －应 变 率 ， 拟合曲线和实验数据吻合 对数关系 （ 如图 ４ 所 示 ） 较好 ．
＊ 于水生 卢玉斌＊ 蔡 勇
＊
（ ） 西南科技大学制造过程测试技术教育部重点实验室 ， 绵阳 ， ２ １ ０ １ ０ ６
脆性材料和塑料三大类工程材料在低 、 中、 高应变率下 的 试 验 数 据 进 行 总 结 ， 发现在低、 高应 摘 要 对金属 、 ， 变率条件下其强度或屈服应力对应变率不敏感 （ 分别 对 应 弱 敏 感 区 和 饱 和 区 ） 在中应变率下却非常敏感（ 强敏感 区） 对于这种现象 ， 经典的 Ｊ 鉴 于 此， 论文对 ． ｏ ｈ ｎ ｓ ｏ ｎ ｏ ｏ ｋ 本构 模 型 中 的 应 变 率 效 应 项 函 数 形 式 不 能 很 好 的 描 述 ， －Ｃ 得到一个适合于不同材 料 的 应 变 率 效 应 表 达 模 型 ， 此模型可以较好的对材料强 Ｊ ｏ ｈ ｎ ｓ ｏ ｎ ｏ ｏ ｋ 本构模型进行改进 ， －Ｃ 度或屈服应力的应变率效应弱敏感区 、 强敏感区和饱 和 区 现 象 进 行 唯 象 描 述 ． 利用此表达模型拟合的曲线和试验 数据吻合很好 ， 只是不同材料其参数不同而已 ， 最后给出拟合参数 ． ， 关键词 固体力学 ， 应变率效应 ， 本构模型 ， 参数 Ｊ ｏ ｈ ｎ ｓ ｏ ｎ ｏ ｏ ｋ －Ｃ
尼龙材料在不同应变率及温度下的力学特性【文献综述】
毕业论文文献综述工程力学尼龙材料在不同应变率及温度下的力学特性1 文献检索范围1.中文科技期刊全文库(维普) 1989-2010.102.中国学位论文全文数据库(万方) 1980-2010.103.中国学位论文文摘数据库(万方) 1980-2010.104.中国学术会议论文全文数据库(万方) 1985-2010.105.中国学术会议论文文摘数据库(万方) 1985-2010.106.中国科技成果数据库(万方) 1983-2010.107.数字化期刊全文数据库(万方) 1998-2010.108.中国期刊网全文数据库(同方) 1983-2010.102 课题的研究历史与研究现状聚酰胺（PA，俗称尼龙），是五大工程塑料中消费量最大、品种最多、资格最老的一种。
PA具有良好的综合性能，比强度高于金属，具有良好的机械性能、耐热性、耐磨损性、耐化学性、阻燃性及自润滑性，而且容易加工，摩擦系数低，也适宜于玻璃纤维及其他材料填充增强改性。
广泛应用于汽车、电子电器、包装、机械、运动休闲及日用品等方面。
聚酰胺纤维由于聚酯等纤维的竞争而增长放慢，但作为工程塑料非纤维用途的拓展，聚酰胺工业仍呈现出良好的发展前景。
聚酰胺的品种主要有尼龙6、尼龙66、尼龙610、尼龙11、尼龙12五大品种，此外，还有尼龙1010、尼龙4、尼龙8、尼龙9、尼龙810、MC尼龙、聚芳酰胺及各种共聚改性尼龙。
其中，尼龙6和尼龙66的用量最大，约占聚酰胺总消费量的90%。
尼龙6的最大消费市场是汽车，也有部分尼龙6用于包装薄膜的生产，玻璃纤维增强尼龙还可用于生产液体贮存器；尼龙66也主要用于汽车工业，广泛用于散热器、引擎等部件的生产；尼龙12和尼龙11因吸水性低，粘结性能好，多用于汽车软管和热熔胶的生产。
在美国，聚酰胺生产主要以尼龙66为主，约占53%，其次是尼龙6，为33%，尼龙11和尼龙12共占14%。
近年来发展最快的是尼龙薄膜，现在用量已占聚酰胺总产量的15%。
Q420钢材应变硬化与应变率效应的试验
能的影 响． 试验结果 表 明 ， Ｑ４ ２ ｏ钢为应 变 率敏 感型 材料 ， 其 硬化 特 征 随 应 变 率 的 提 高 而 变 化． 采用 Ａ ＮＳ ＹＳ中 Ｌ
Ｄ ＹＮＡ模 块对静力和动力拉伸试验进行仿真模 拟 ， 通 过逆 向
反推 的方式获得 了 Ｑ ４ ２ ｏ钢 颈缩后 的真 实应力 应变 曲线． 仿 真结果显示 ， Ｑ４ ２ Ｏ钢 材 的真实应 力 应变关 系 随着应 变率 的 提高 ， 从 幂次型的 Ｌ ｕ ｄ ｗ ｉ ｋ准则 向指数 型 的 Ｖｏ ｃ ｅ 准 则转化 ． 为得 到更优 的动本 构模 型 ， 在 Ｈ／ Ｖ － Ｒ本 构模 型 中引入新 的 应变率准则 ， 以Ｃ ｏ ｗｐ ｅ ｒ － Ｓ ｙ ｍｏ ｎ ｄ ｓ 模 型 中的钢 材动力 放大 系 数代替 Ｈ／ Ｖ － Ｒ本构模型 中的线性 Ｗａ ｇ ｏ ｎ ｅ ｒ 应 变率 准则． 结 果显示 ， 修正 Ｈ／ Ｖ－ Ｒ本构模型很好地 吻合了试验数据 ， 准确 反映 了大应变状 态下 的应变 硬化特 征 和应变 率对应 变硬 化
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｓ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｒ ｎ ｇ ； ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｉ ｖ ｅ
ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ； Ｑ ４ ２ ｏ
结构 的连续 倒 塌是指 结 构 因突发 事 件 导致 局 部 失效 后 ， 破 坏 由一个 构件 扩展 到 另一 个 构件 ， 最 终 引 发结 构 的大范 围倒 塌． 钢 材为 应 变率 敏 感 型材 料 ， 在
文章编号 ： ０ ２ ５ ３ — ３ ７ ４ Ｘ（ ２ ｏ １ ７ ） ｏ ２ — ０ １ ８ ０ — ０ ８
Ｄ ＯＩ ： １ ０ ． Ｉ １ ９ ０ ８ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． ０ ２ ５ ３ ３ ７ ４ ｘ２ ０１７． ０２． ０ ０ ４
固体的弹性与应变
固体的弹性与应变课题概述固体的弹性与应变引言固体材料的弹性和应变是固体力学中重要的概念。
弹性是指材料受力后能够恢复原状的性质，而应变则是描述材料在受力下发生的形变。
本文将通过介绍固体的弹性和应变的定义、原理和相关公式，并探讨一些实际应用案例，以加深对固体力学的理解。
一、弹性概念及定义弹性是指固体材料在受力作用下，形变达到一定程度后，能够完全恢复原状的特性。
举例来说，弹性材料如弹簧在受力后产生形变，然而一旦去除外力，弹簧便能够恢复到原来的形态。
弹性材料之所以具有这种特性，与其微观结构中的原子和分子之间的相互作用有关。
二、应变的定义与类型应变是描述材料在受力作用下所发生形变的物理量。
通常用来描述材料变形的几个基本类型的应变为线性应变、剪切应变和体积应变。
线性应变是横向形变与其长度之比，剪切应变是材料平面内的形变，而体积应变则是材料体积的变化量与其原始体积之比。
三、弹性模量弹性模量是衡量材料弹性性质的物理量，常用的弹性模量有杨氏模量、剪切模量和体积模量。
杨氏模量衡量的是材料在受力作用下的拉伸或压缩应变程度，剪切模量用以描述材料在受到剪切力时所发生形变的性质，而体积模量则反映了材料在受力作用下体积的变化程度。
四、应力与应变的关系应力是指单位面积内受到的力的大小，而应变则是描述材料形变的物理量。
固体材料受力后，会产生应力和相应的应变，其关系可以由应力-应变曲线来描述。
该曲线通常具有弹性阶段、塑性阶段和破坏阶段三个阶段，其中弹性阶段是指材料受力后，形变与应力成线性关系的阶段。
五、实际应用案例1. 材料设计和工程应用：了解材料的弹性和应变特性，对于材料的设计和工程应用具有重要意义。
工程师可以根据材料的弹性模量、应力-应变曲线等性质，选择合适的材料用于不同的工程项目。
2. 地震工程：在地震工程中，了解建筑物和结构材料的弹性与应变特性至关重要。
通过分析材料的应变极限和拟合地震外加载荷，可以设计出更加安全可靠的建筑物。
超导材料的应变响应测试与分析技巧
超导材料的应变响应测试与分析技巧引言：超导材料是一类具有零电阻和完全抗磁性的特殊材料，其在能源传输、磁共振成像和粒子加速器等领域具有重要应用。
在实际应用中，超导材料的性能与其应变响应密切相关。
因此，对超导材料的应变响应进行测试与分析是非常重要的。
本文将介绍一些常用的超导材料应变响应测试与分析技巧，帮助读者更好地理解和应用超导材料。
一、超导材料的应变响应测试方法1. 电阻测量法：电阻测量法是一种常用的测试超导材料应变响应的方法。
通过在超导材料上施加外部应变，测量其电阻的变化，可以得到超导材料的应变响应特性。
在进行电阻测量时，需要注意测试温度和施加应变的方式，以确保测试结果的准确性。
2. 磁化率测量法：磁化率测量法是另一种常用的测试超导材料应变响应的方法。
通过在超导材料上施加外部应变，测量其磁化率的变化，可以得到超导材料的应变响应特性。
在进行磁化率测量时，需要注意测试温度和施加应变的方式，以确保测试结果的准确性。
3. 应变传感器法：应变传感器法是一种直接测量超导材料应变的方法。
通过在超导材料表面或内部安装应变传感器，可以实时监测超导材料的应变变化。
在进行应变传感器法测试时，需要选择合适的传感器类型，并注意传感器与超导材料之间的耦合效应。
二、超导材料的应变响应分析技巧1. 应变-应力关系分析：超导材料的应变响应与其应变-应力关系密切相关。
通过分析超导材料的应变-应力关系，可以预测其在不同应变条件下的性能。
在进行应变-应力关系分析时，需要考虑超导材料的组织结构、晶格畸变和应变传播等因素。
2. 应变响应机制分析：超导材料的应变响应机制是指超导材料在外部应变作用下产生应变响应的原理和机制。
通过分析超导材料的应变响应机制，可以深入了解其应变响应特性。
在进行应变响应机制分析时，需要考虑超导材料的晶体结构、电子结构和磁性等因素。
3. 应变优化设计：应变优化设计是指通过合理设计和控制超导材料的应变分布，以提高其性能和稳定性。
2009材料分析测试技术课件第六章
在二维应力下，参考图 在二维应力下， 主应力σ 6-3，主应力σ1、σ2 与表面平行， 与表面平行，表层主应 =0， 力σ3 =0，但垂直于试 样表面的应变ε 样表面的应变ε3并不 为零， 为零，当材料各向同性 时， ε3由下式决定
ε3 = ν(ε1 +ε2) = (σ1 +σ2)
此时ε 可由平行于表面的某晶面间距d 此时ε3可由平行于表面的某晶面间距d值的变化 dn d0 ν 而测得， 而测得，可得到 = (σ + σ ) 不过这时测得的是正应力之和, 不过这时测得的是正应力之和,工程中人们关心 的是某个方向上的应力，如与σ 夹角为Φ 的是某个方向上的应力，如与σ1夹角为Φ的OB 方向的应力σ 方向的应力σφ，
E εψ ( ) σφ = 2 1 + ν sin ψ
d cotθ = cotθ θ = 2θ d 2
εψ =
σ φ = K 1M
cotθψ
cotθ 0 2θψ ≈ (2θψ 2θ 0 ) 2 2 E π (2θψ ) σφ = cotθ 0 2(1 + ν ) 180 (sin 2ψ )
二、sin2Ψ法基本原理
由图6-3和式(6-12)可知，通过测定与表面平 由图6 和式(6 12)可知 (6可知， 行的( 方向的)和与表面呈Ψ角的( 行的(或ε3方向的)和与表面呈Ψ角的(或εΨ 方向上的)同种(hkl)晶面间距的相对变化率， 方向上的)同种(hkl)晶面间距的相对变化率， (hkl)晶面间距的相对变化率 再通过弹性力学关系即可算出残余应力σ 再通过弹性力学关系即可算出残余应力σΦ， 注意此时σ (注意此时σΦ的方向平行于试样表面且位于 所构成的平面内) 为此， εΨ与ε3所构成的平面内)。为此，首先要建 之间的关系。将式(6 6)代人式(6(6- 代人式(6 立σΦ与εΨ之间的关系。将式(6-6)代人式(69)得到 9)得到
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MTS高速试验机
6.3 固体材料实验技术
（2）落锤试验机
问题：难以达 到恒定应变率 加载
6.3 固体材料实验技术
（3）旋转飞轮拉伸试验机
可以实现近似 恒定速率加载。
ห้องสมุดไป่ตู้
6.3 固体材料实验技术
（4）膨胀环
炸药驱动，激光测量径向位移； 当环的截面尺寸远小于环的半径时，可以认为它只受到环向简单拉伸。
6.3 固体材料实验技术
Hopkinson压杆原型实验示意图
产生指定长度脉冲
（5）轻气炮系统
一级轻气炮：速度最高达到 1100m/s; 二级轻气炮：速度最高达到 8000m/s;
电磁炮：速度最高达到15km/s;
等离子加速器：速度最高达到 25km/s。
6.3 固体材料实验技术
（6）Hopkinson 杆系统
Hopkinson杆又称为Kolsky杆，1914年由B.Hopkinson 最先发明
（2）应变率效应
低碳钢单轴屈服应力随应变率的变化
6.1 固体材料的应变率效应
（2）应变率效应
大量试验结果表明，对于很多材料来说，随着应变率的增加：
材料的强度升高，包括屈服强度和极限强度； 材料的韧性下降，延伸率下降； 材料呈现韧-脆转变。
了解材料性能对于应变率的依赖性具有重要的意义：
深入理解材料的力学行为，如变形模式、破坏机理等； 完善材料的本构关系，使数值模拟更为精确。
（2）应变率效应
7075铝合金无应变率效应
Ti6Al4V钛合金应变率效应明显
6.1 固体材料的应变率效应
（2）应变率效应
上屈 服点 极限拉 伸应力 下屈 服点
106/s 2/s 55/s 0.001/s
0.22/s
不同应变率下低碳钢拉伸应力-应 变曲线
低碳钢拉伸应力随应变率的变化
6.1 固体材料的应变率效应
应变率敏感性：
6.2 应变率相关的本构方程
（1）本构方程
本构方程一般表示应力与应变、温度、应变率等物理量之间的关系：
同时，塑性变形往往还与加载历史有关系：
在多轴应力时，应力和应变有多个分量，为简便起见，常用等效塑性应力 和等效塑性应变来代替张量形式的应力和应变：
6.2 应变率相关的本构方程
（2）经验本构方程
对于很多材料来说，在低应变率（或恒应变率）下，具有幂硬化特性：
同时，材料的流动应力与温度之间的关系一般可以表述为：
6.2 应变率相关的本构方程
（2）经验本构方程
应变率对应力的影响可以近似为：
6.2 应变率相关的本构方程
（3）Johnson-Cook本构方程
Johnson和Cook 在1983年将以上应变、温度和应变率对应力的影响综合 起来，提出了J-C本构方程：
J-C模型中一共需要确定五个参数： J-C模型形式简单、各项物理意义明显，是应用非常广泛的一个本构方程。
6.2 应变率相关的本构方程
（4）Cowper-Symonds本构方程
在冲击工程应用中，当满足刚性-理想塑性假设时，可以采用C-S本构：
低碳钢比铝合金具有更强的应变率敏感性。
6.3 固体材料实验技术
（1）应变率10-8~107s-1范围内的实验技术
10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 100 101 102 103 104
应变率/s-1
105 106 107
物 理 蠕变 描 应力松弛 述 实 验 蠕变试验机 方 法
准静态变形
低速动态 变形
高速动态 超高速冲 变形 击
液压试验机 电动丝杆加载
高速液压机 旋转飞轮拉 伸试验机 凸轮塑度计 落锤试验机
Hopkinson 杆 膨胀环 Taylor试 验
斜板撞击 平板撞击 脉冲激光加 载 爆炸加载
惯性力可以忽略
惯性力不可忽略
6.3 固体材料实验技术
（1）高速液压试验机
原理与常规液压试验机 相同，但是速度更快， 也带来更多问题。
冲击与断裂动力学
主 讲：郭亚洲 Email：guoyazhou@ QQ ： 37168752
第六章 固体材料的应变率效应 与试验技术
6.1 固体材料的应变率效应
（1）应变率
应变率的计算 材料的应力 -应 拉伸速度1m/s： 变响应相同吗？
拉伸速度6mm/min时：
6.1 固体材料的应变率效应