应变硬化

摘要： 煤炭开采引起的覆岩运动、变形和破坏直接影响地下水库的储水库存与水源补给能力,为了科学精确化计算地下水库库容,有必要考虑采空区垮落岩体在渐进压实过程中体现出的应变硬化力学特性对采场覆岩“两带”高度分布特征的影响作用。以李家壕煤矿为工程背景,基于垮落岩体在压实过程中体现出的应变硬化力学特性,采用双屈服模型和提出的反演计算方法对采场覆岩破坏特征进行研究,推导得出垮落岩体应力表达式,分析其影响因素,提出了数值仿真计算方法,并采用理论分析与现场实测等研究手段揭示了垮落岩体应变硬化特性对采场覆岩“两带”发育规律的影响作用。研究结果表明:(1)随着应变的增加,垮落岩体的应力先缓慢增大,当达到某一临界应变后,应力呈近似指数型快速增长;且随着碎胀系数的增加,应力呈现指数型增长所对应的临界应变亦随之增大。(2)基于FLAC^(3D)内置的双屈服模型,并提出了盖帽压力与材料特性的反演计算方法,实现了采空区垮落岩体应变硬化特性的仿真计算。(3)模拟结果表明,当考虑垮落岩体的压实和支撑作用时,顶板岩层运动范围和程度降低,引起的塑性区破坏范围亦随之降低,垮落带高度为15 m,减少16%,断裂带高度为65 m,减少13.3%,并基于现场实测结果,验证了上述仿真计算方法的可行性。

摘要： 为了探究城市固废应变硬化机理及模型固废在超重力模拟试验中的适用性,选用塑料和草炭、石英砂和高岭土等材料,分别对固废有机纤维和土颗粒的各项特性进行试验研究.结果表明,有机质纤维对固废的应变硬化特性起主导作用,可以显著地提高固废强度;土颗粒中石英砂质量分数增加可以提高固废在小应变时的强度,高岭土质量分数增大会导致固废破坏应变及偏应力峰值明显减小.基于各组分作用,提出定量控制有机纤维质量分数的方法配制模型固废,配制出的模型固废与真实固废的各项特性非常吻合.采用模型固废强度参数计算得到的填埋场失稳临界水位比与离心模拟试验结果一致,验证了所配固废的超重力模拟适用性,为填埋场变形与稳定超重力研究提供了重要依据.

摘要： 为研究超高性能混凝土材料的受拉性能,对强度等级150 MPa的15组共50个UHPC试件分别进行轴拉、弯拉和劈拉性能测试,获得钢纤维掺量和形状对UHPC轴拉试件应力-应变曲线、延性、耗能能力和裂缝发展的影响,以及轴拉、弯拉和劈拉强度间的关系。结果表明:钢纤维体积掺量不超过1%时,UHPC轴拉表现出单缝开裂的应变软化特征,钢纤维掺量不小于2%时,则表现出多缝开裂的应变硬化特征;包括卸载曲线在内的UHPC轴拉应力-应变全曲线在初裂点、峰值点、极限点和卸载点等相邻特征点间基本呈线性变化,受拉与受压弹性模量相近,材料的塑性耗能能力基本由基体内纤维的塑性变形提供;端钩纤维仅对UHPC轴拉时的峰值点应变、塑性耗能能力及多缝开裂时的裂缝间距影响较为显著,对其他性能的影响较小;随着钢纤维掺量的增加,UHPC轴拉、弯拉和劈拉强度均近似线性增大且弯拉强度对其最为敏感,轴拉强度与弯拉和劈拉强度比逐渐降低。

摘要： 对于受轴向冲击载荷作用的薄壁圆管动态响应的相似律问题,由于圆管的薄壁特性导致厚度无法与高度和半径按相同的比例进行结构缩放,从而产生模型的几何畸变,此时传统的相似律已无法描述原型与畸变模型之间的动态响应规律。基于薄壁圆管轴向冲击问题的控制方程,通过能量守恒和量纲分析,推导了考虑几何畸变条件下轴向冲击载荷作用的理想弹塑性薄壁圆管动态响应的相似律。通过在给定应变与应变率区间上建立比例模型预测的流动屈服应力与原型流动屈服应力的最佳逼近关系,将几何畸变相似律进一步推广至包含应变率和应变硬化的材料。通过数值方法验证了提出的几何畸变模型相似律的适用性。分析结果表明,提出的考虑厚度畸变的受轴向冲击薄壁圆管的相似律可用于预测原型结构的冲击动态响应,并显著降低比例模型与原型结构平均载荷和能量的偏差。

摘要： 文中利用高贝利特硫铝酸盐水泥开发可喷射超高韧性水泥基复合材料,其抗压、抗拉和弯曲性能良好,可喷性好、回弹率低。试验结果表明,该材料28d龄期抗压强度为42.0MPa,拉伸强度为3.48MPa,拉伸应变稳定在1.5%以上;四点弯曲试验表明,随薄板厚度增加,其弯曲强度逐渐降低,60mm薄板抗弯强度仍可达到8.75MPa,具有明显的应变硬化特征和多缝开裂现象,可用于一般结构的抢修、加固,具有很好的实用性。

摘要： 针对普通混凝土或砂浆的脆性大、抗拉强度低、易开裂问题,文章研究了聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(PVA-ECC)的水胶比对其极限拉应变、力学强度等性能的影响,以达到显著提高水泥基复合材料韧性的目的。结果表明,粉煤灰掺量0.55%时,0.30、0.35、0.40、0.45水胶比的极限拉应变平均值分别为2.21%、2.89%、4.62%和3.81%。可见,适宜水胶比时PVA-ECC能够完全实现多点开裂,极限拉应变可稳定达到3.0%以上,最高可达5.7%。该性能决定了PVA-ECC作为一种优良的超高韧性材料在结构抗裂和修补工程中具有广阔应用前景。

摘要： 利用三点弯曲试验分析了不同粉煤灰用量下工程水泥基复合材料(ECC)的弯曲性能,同时采用数字图像相关(DIC)技术记录和分析了不同粉煤灰用量下ECC在弯曲试验过程中水平、竖向应变云图的演化和裂缝的产生、扩展和贯穿过程,并提出利用开裂面积比和分形维数表征ECC的损伤程度.试验结果表明,ECC在弯曲荷载作用下具有应变硬化特性,且随着粉煤灰掺量的增加,材料的弯曲强度和最大裂缝宽度先增加后减小,但材料的挠度、断裂能、弯曲韧性和开裂面积比值逐渐增加,这说明粉煤灰能够有效改善材料的变形性能.此外,通过DIC技术分析得到的应变云图能够直观表征ECC应变演化及裂缝产生、扩展和贯通过程,开裂面积比和分形维数能够有效表征ECC的损伤程度.

摘要： 变形温度和应变速率均影响β型钛合金的力学性能,且其影响均关联塑性变形过程中变形方式的变化。利用TEM,EBSD,SEM,XRD,OM和拉伸试验机研究变形温度和应变速率耦合作用对{332}〈113〉孪生诱发塑性效应Ti-15Mo合金力学性能的影响。结果表明:在298 K和573 K下,屈服强度均随应变速率的增加逐渐升高,即依赖于位错热激活过程,且573 K下显著的位错热激活作用使得屈服强度表现出更大的应变速率依赖性。不同于298 K下,Ti-15Mo合金在573 K下通过{332}〈113〉孪生和位错滑移耦合变形;构建的流变应力模型表明位错强化成为其主要强化方式。高应变速率下,塑性变形早期形成的更多孪晶虽然会抑制孪生的进一步产生降低加工硬化率,但同时有效降低位错不均匀分布引起的局部应力集中延缓颈缩的发生;两个方面的共同作用使得Ti-15Mo合金在变形温度和应变速率耦合作用下呈现出更小的应变速率依赖性。

摘要： 采用电沉积法制备得到厚度约600μm的块体纳米晶铜,并在100~250°C下进行退火处理,研究了退火温度对纳米晶铜微观结构和力学性能的影响。结果表明:未退火及退火后纳米晶铜均呈现面心立方结构;随着退火温度从100°C增加至250°C,纳米晶铜(200)晶面的衍射峰强度逐渐增强。随着退火温度的升高,纳米晶铜的抗拉强度逐渐减小,断后伸长率先增大后减小,表面拉伸变形带和拉伸断口上大而深的韧窝数量均增加;200°C退火后纳米晶铜的拉伸性能较佳,抗拉强度高约500 MPa,断后伸长率近30.5%。

摘要： 为探究膨胀土应力-应变特性,以合肥地区典型膨胀土为研究对象,开展室内三轴试验,得到在不同固结压力下膨胀土应力-应变关系,分析其强度特性及变形与破坏特征,并基于Kondner双曲线模型,建立了以破坏应力为归一化因子的膨胀土归一化方程。试验结果表明:合肥膨胀土应力-应变关系呈双曲线型,表现为典型应变硬化特征;加载破坏时外形呈纺锤状,中部鼓胀,两端有细微裂纹,未见明显破裂面;采用破坏应力(σ_(1)-σ_(3))f为归一化因子,建立的归一化方程对合肥地区典型膨胀土常规加载应力应变拟合度达到99%以上,具有显著归一化特性。研究结果可为今后膨胀土地区工程建设提供参考。

摘要： 本文介绍了用于评测PP-R管材料的应变硬化方法(如测试温度、测试速度),分析了不同聚丙烯管材料的应变硬化现象,并讨论了应变硬化结果与管道失效时间的关联.

摘要： 本文利用拉伸Split Hopkinson bar实验装置对双相钢进行了不同应变速率下的动态拉伸实验，并应用Johnson-Cook本构模型对双相钢的动态拉伸性能及应变硬化行为进行了分析。结果表明：双相钢具有明显的应变率敏感性；与静态加载类似，在动态加载条件下，双相钢具有较高的初始加工硬化速率，随着应变的增加，加工硬化速率先迅速下降而后趋于平缓。

摘要： 为研究纤维长度、石英砂粒径、基体水胶比、纤维掺量以及丙烯酸镁溶液对纤维增强水泥基复合材料力学性能的影响.设计制作了40mm×40mm×160mm的标准胶砂试件、"8"字型试件和长"8"字型试件,共21组纤维混凝土试件,采用抗折、抗压一体机和电子万能试验机对试件进行抗折、抗压和直接拉伸试验.研究结果表明:纤维增强水泥基复合材料的抗折、抗压强度随着细骨料石英砂粒径的增大而增大,随着PVA纤维长度的增长而增大;当复合材料中水胶比为0.25,粉胶比为0.3,PVA纤维掺量为胶凝材料质量的1.5％时试件出现了类应变硬化的现象;丙烯酸镁溶液的掺入降低了PVA纤维增强水泥基复合材料的抗拉强度,对7d养护龄期的试件抗拉强度降低21％左右,对28d养护龄期的试件抗拉强度降低50％以上;在直接拉伸试验中,掺有丙烯酸镁溶液的PVA纤维增强水泥基复合材料比未掺入的表现出更好的类应变硬化性能,且应变硬化特征随着复合材料中丙烯酸镁溶液含量越多越明显.

摘要： 本文研究材料的应变率敏感性和应变强化对弹性理想塑性板的饱和冲量的强化作用.利用有限元程序ABAQUS模拟了方形板在矩形压力脉冲下的弹塑性响应.对分别考虑应变率敏感性和应变强化的饱和冲量进行了刚塑性分析,刚塑性预测结果与弹塑性数值模拟结果相比,得到了令人满意的一致,证明提出的刚塑性分析对解决包含应变率敏感性和应变强化的问题是有效的.给出了应变率敏感性的尺度效应的量化的结果.根据应变率敏感性和应变强化对饱和冲量的强化作用,建议定义分别表征应变率敏感性和应变强化的强化作用的两个强化因子n1和n2.发现在数量关系上,饱和永久挠度同强化因子(即n1和n2)成反比,饱和冲量同应变率敏感性的加强因子的平方根(即√n1和√n2)成反比.还提出了挠度和饱和冲量的经验公式.

摘要： 本文从工程用水泥基复合材料(ECC材料)和拉伸硬化超高性能混凝土(Strain-hardening UHPFRC)两类典型高性能纤维增强水泥基复合材料的开发理论、基本力学性能、制备技术等方面进行了总结.ECC材料符合基本强度准则和能量准则,并通过足够的强度冗余度和能量冗余度实现较高的拉伸延性(3％～8％),其强度与普通混凝土相当.Strain-hardening UHPFRC以高抗压强度和高强重比为导向,在超高强度混凝土材料的基础上,通过高性能短切钢纤维增强,满足基本的强度准则,实现拉伸应变硬化.以两类典型高性能纤维增强水泥基复合材料为基础,绿色ECC、自修复ECC、高强高延性水泥基复合材料、以常规养护条件制备的UHPFRC等综合性能更优的高性能纤维增强水泥基复合材料应运而生.本文综合高性能纤维增强水泥基复合材料已有的研究进展,指出制约高性能纤维增强水泥基复合材料实际应用的瓶颈在于成本太高,部分材料制备工艺复杂.国内对这类材料长期性能的研究还不够充分和系统,因而提升材料综合性能、促进材料工程应用方面的研究将会成为重点和热点领域.

摘要： 对我国标准GB150《压力容器》和JB4732《钢制压力容器-分析设计标准》,美国规范ASME BPVCⅧ-1《压力容器建造规则》和Ⅷ-2《压力容器建造另一规则》,以及欧盟标准EN13445《非火焰接触压力容器》中内压椭圆形封头的设计方法及其理念进行全面阐述.主要有两种设计理念:一个是基于最大应力的设计;另一个是基于失效模式的设计,该理念是内压椭圆形封头设计方法的发展趋势.为完善我国标准GB 150和JB4732中内压椭圆形封头设计方法，建议:建立基于失效模式的设计方法。理论上综合考虑材料应变硬化和大变形的双重影响，分别给出防止塑性垮塌和防止局部屈曲失效的设计公式。

摘要： 屈服强度、抗拉强度和延伸率是Al-7Si-Mg铝合金铸件常用的力学性能评判指标,因此建立相应的定量化模型进行拉伸力学性能的预测具有重要工程应用价值.本文建立了时效析出动力学、屈服强度、应变硬化模型,模拟Al-7Si-Mg合金在拉伸过程的应力-应变曲线和相应的拉伸力学性能.针对Al-7Si-0.4Mg合金,开展相应的实验研究,获得不同时效工艺下的拉伸应力-应变曲线以及力学性能数据,归纳出σUTS-σY与σY之间的关系式.模拟了该合金在180°C时效条件下屈服强度、抗拉强度和延伸率随时效时间的变化并进行实验结果对比,同时分析了时效工艺对合金应变硬化的影响规律.

摘要： 首先综述了以ECC为代表的高延性纤维水泥基复合材料的发展过程及其基本力学性能，包括在单轴拉伸作用下优异的应变硬化以及多缝开裂的性能、抗压性能以及在弯曲作用下较高应变性能。其次较为详细地介绍了钢筋Ecc结构构件，包括弯曲构件、受剪构件、梁柱连接构件以及预制填充墙等在往复周期荷载作用下的性能研究进展。最后简要介绍了目前ECC在工程中的应用情况，提出了今后应开展的主要研究内容。

摘要： 本文利用电子万能试验机和分离式Hopkinson拉杆，在室温下对采用等径通道挤压方法制备的超细晶铜进行了准静态和动态拉伸试验，试验结果表明：尽管晶粒的细化使材料强度有所提高，但韧性与粗晶材料相比显著降低；而在动态拉伸条件下，超细晶铜的韧性好于其在准静态载荷下的韧性。分析认为：超细晶铜韧性降低与不平衡晶界在塑性变形过程中导致的应力集中及接近于饱和的位错密度导致的材料应变硬化能力几乎丧失有关；而高应变率下超细晶铜韧性增大的原因在于，高应变率拉伸时材料的位错回复受到抑制，应变硬化能力与准静态相比有所恢复，抑制局部变形不均的能力提高，因而韧性增大。

摘要： 超高韧性水泥基复合材料是一种添加聚乙烯醇纤维（PVA）水泥基材料，在拉伸过程中有类似于金属材料的应变硬化特性以及比一般纤维水泥基材料更好的微裂缝控制能力。本文针对超高韧性水泥基复合材料的多缝开裂和应变硬化特性，采用微观力学分析材料微观参数并结合断裂力学建立材料的应力—裂缝开口解析模型。通过解析模型中微观力学参数与宏观性能之间的关系预测超高韧性水泥基复合材料的拉伸强度和裂缝宽度，同时利用应力—裂缝开口关系分析纤维基体界面强度对材料强度和应变硬化特性的影响。

摘要： 本发明公开了一种研究循环动荷载下应变硬化土疲劳损伤判定的方法，解决了缺少循环动荷载下土应变硬化特征判定方法的问题，提供一种反映循环动荷载下土应变硬化能力的参数，建立了适应于三向应力状态的疲劳损伤表达式，基于应变硬化特性，提出采用低周疲劳损伤演化模型判定应变硬化土疲劳损伤的方法，确定了循环动荷载下应变硬化土疲劳损伤演化规律及其影响因素。本发明建立的以泥化夹层为例的应变硬化土疲劳损伤模型，可为研究天然地震、爆破震动、交通荷载等循环动荷载扰动下泥化夹层工程特性劣化机理奠定了基础，为有效预防动荷载条件下含泥化夹层复杂岩质边坡、坝基失稳破坏提供新的途径。

摘要： 本发明是用于收集喷雾中应变硬化粘弹性流体的液滴的方法和系统。一种气溶胶产生系统可以包含：一对反向旋转辊，所述对反向旋转辊配置为彼此相邻定位并且在彼此之间限定出辊隙；流体源，所述流体源配置为将流体提供到所述辊隙；驱动元件，所述驱动元件配置为驱动所述对反向旋转辊相对于彼此反向旋转并且使得所述流体通过所述辊隙被抽取；以及收集壳体，所述收集壳体配置为大体上绕着所述对反向旋转辊定位，所述收集壳体具有喷嘴，所述喷嘴配置为允许所述流体从所述辊隙穿过。

摘要： 本发明提供一种应变硬化粉末混凝土，其组成包括下述组分：水泥掺合料、细骨料、界面强化剂、纳米增强剂、磷酸锌改性钢纤维、水；所述应变硬化粉末混凝土实现基体与纤维的高效协同机制，实现拉伸应变硬化，应对钢桥面疲劳变形大的特性，在不改变组合结构承载能力的前提下，可显著提升施工性能和服役性能。

摘要： 本发明公开了一种计及应变硬化和软化的金属材料本构模型建立方法，其特征在于包括如下步骤：在等温恒应变速率下测试得到第i个变形时刻的应变εi及其对应的应力σi的数据集{εi,σi}；建立统一的本构模型其中应变系数本发明能够较好的揭示金属材料的应变硬化与软化的变形机制，计算精度高，能够为金属材料塑性成形工艺设计和工艺仿真提供科学依据。

摘要： 本发明公开了一种用于应变硬化水泥基复合材料的聚乙烯醇纤维的改性方法，该方法以聚乙烯醇纤维为原料，首先在其表面涂覆一层界面环氧树脂，接着在环氧树脂涂层的表面涂覆一层纳米石墨粉体；本发明的方法既能很好调控聚乙烯醇纤维与水泥基体的界面性能，又可以保证涂层的稳定性，不会对纤维本身造成损伤。

摘要： 本发明提供了一种数值表征喷丸处理材料表层应变硬化梯度的方法，解决现有方法存在不能准确表征喷丸后材料应变硬化梯度的不足之处。本发明将喷丸导致的应变硬化分为等向硬化和随动硬化，综合考虑材料的力学行为、塑性变形历史以及与残余应力的关系。本发明可以将喷丸处理的材料的应变硬化梯度特征完整地表征出来，包括其标量特性(残余等向硬化)和张量特性(残余随动硬化)，进而可以更准确地描述结构的力学行为。

摘要： 一种具有超大应变硬化能力的高强度高塑性钨合金。通过将室温脆性金属钨与脆性陶瓷巧妙复合，可使二者实现协同变形，材料在室温下呈现出优异的塑性、强度和超大的应变硬化能力。将金属钨的韧脆转变温度从600°C以上降至室温，室温压缩应变大于20.0％，甚至超过40.0％；压缩强度随压缩应变的增加而升高，呈现出超大的应变硬化能力，室温压缩强度超过3.0GPa，甚至可超过5.0GPa，强塑积是传统钨合金的4倍以上；具有优异的热稳定性，在2000°C高温处理10h，平均晶粒尺寸不超过5.0μm,甚至小于3.0μm，仅为传统钨合金的1/10‑1/5。不仅彻底打破了金属钨因其脆性无法进行室温变形加工以及材料强度与塑性通常不可兼得的传统认知，而且还为其他脆性材料的强韧化设计提供了新思路。

摘要： 提供一种高应变硬化指数钴镍基合金丝的半模拉拔方法，属于金属丝材加工技术领域，包括以下步骤：选择合适规格的待拉拔钴镍基合金棒材；通过棒材热旋锻、初始热处理、双重润滑表面处理、拉丝机以半模拉拔的方法进行室温多道次拉拔、精整处理后，完成成品的制备。本发明在钴镍基合金棒材直径较大时采用热旋锻的方法进行减径，在直径较小时采用多道次连续半模拉拔的方法，半模拉拔每道次减径量小于5％，避免了全模拉拔易造成合金丝内部裂纹以及损伤拉丝模具的问题，丝材具有较高抗疲劳性能，通过石墨和金属皂类的双重润滑，拉拔过后的合金丝表面润滑均匀光亮，表面质量高。

摘要： 一种纳米二氧化硅改性高抗拉强度应变硬化水泥基复合材料及其制备方法，该复合材料的原材料包括以下质量组分：水泥720‑780份，粉煤灰170‑190份，硅灰170‑190份，石英砂940‑980份，钢纤维220‑240份，纳米二氧化硅20‑40份，减水剂25‑30份，水170‑180份，将原材料按质量份搅拌混合后经蒸汽养护即可制得；本发明所制备的水泥基复合材料抗压强度大于200MPa，抗拉强度大于10MPa，且具有应变硬化特性，可显著提升材料韧性，减轻结构拉伸破坏程度。

摘要： 本发明公开了钛合金材料力学性能测试技术领域的一种钛合金材料应变硬化模型的参数识别方法，通过进行拉伸实验、拟合实验数据、模拟仿真计算误差，最终确定识别的模型参数，本发明提出拟合颈缩前部分实验数据的方法，克服了现有方法中拟合颈缩前全部实验数据的局限性，根据材料特性的不同分别应用分段混合模型和权重混合模型，针对具有不同硬化行为的材料，能够通过改变数据拟合范围提出混合模型的方法进行尝试，避免了现有方法中大量的计算与仿真手段，为拟合实验数据提供多种灵活多样的调整方法，具备简单、高效、精准、灵活的优势。