庄春泉[1]2003年在《诱发应变场的实验研究》文中提出压电陶瓷驱动器具有响应速度快、可做成各种形状等优点。然而，压电陶瓷驱动器粘贴于试件表面时，会对试件的弹性模量等物理参数有所影响，进而影响到整个诱发应变场，随着压电陶瓷驱动器尺寸的变化，影响的程度也跟着变化；而且为了达到良好的控制效果，往往需要在不同的位置粘贴多片压电片，这些问题都使得掌握粘贴型压电驱动器的诱发应变场的位移图及其尺寸变化对诱发应变场的影响成为必要。本文用电子散斑干涉法对不同尺寸的粘贴型压电驱动器的诱发应变场进行了实验研究，将所得的干涉条纹进行细化处理，得到干涉条纹的骨脊图，根据散斑干涉计量术的原理对干涉条纹骨脊图进行数值计算，得到诱发应变场的位移图以及粘贴型压电驱动器的尺寸变化对诱发应变场的影响。本研究成果为智能结构中相关的粘贴型压电驱动器的优化配置提供了一定的参考。
郭玲莉[2]2013年在《断层失稳滑动瞬态过程的实验观测与分析》文中提出地震过程伴随着岩体的破裂与断层的摩擦滑动失稳过程。断层的扩展与失稳过程一直是地震学研究的基本问题，观测变形过程物理场演化特征，建立失稳模式，对于理解和认识地震机制具有重要的参考和应用价值。地震过程可以简单地划分为地震孕育阶段，地震发生阶段，与震后调整阶段。叁阶段中，地震发生过程瞬间的记录尤其缺乏，特别是对地震瞬间的近场力学过程所知甚少。但是，短时间内，大面积提高现场地震力学过程的瞬态场的观测具有相当难度。因此，在实验室模拟断层失稳滑动过程，对近断层瞬态场进行高频细微研究，对理解现场地震过程有更重要的意义。本文以典型粘滑失稳模型和预制断层扩展模型为研究对象，实验样品选用房山花岗闪长岩，使用新研制的多通道高频高精度应变观测系统和速度测量系统，配合声发射系统和数字散斑系统进行观测，在双轴伺服加载系统上进行模拟实验。首先描述了断层带局部应变、断层扩展的声发射信号、断层宏观错动速度等结构参数，分析瞬态高速滑动过程中各种力学参数的变化规律。其次研究了断层破裂的启动，扩展、停止等阶段上各参数的变化特征、作用以及他们之间的相互关系，从微观、瞬态角度认识断层失稳滑动的物理本质。接下来在应力与应变空间上描述了地震过程的区域应力路径和局部应变路径，讨论自发地震与诱发地震的应变变形阶段，从另一角度为现场地应力观测以及区域应力分析提供参考。同时探讨了粘滑类型、应力降大小与震级的关系，为研究摩擦粘滑与天然地震的关系提供基础。研究内容和主要结论如下：1）叁维断层扩展模型的实验结果显示，岩桥区断层贯通是一个快速过程，先多点局部扩展，后跳跃式连接。在断层贯通之后，样品整体崩跨之前，存在一个相对稳定的阶段，持续时间约几十毫秒。这为全程研究断层扩展过程提供机会。2）通过多组双剪模型、斜面剪切模型和拐折模型的粘滑实验的实验模拟，发现了断层粘滑失稳过程的演化具有特定的模式，可以划分为叁阶段：预滑动阶段、高频震荡阶段、低频调整止滑阶段。失稳应力降不等同于地震，地震是应力降过程中的高频振荡阶段。该模式不受加载方式影响，是粘滑失稳过程的固有特征。系统一旦进入预滑状态，就进入了不可逆的地震过程，会依次完成各个阶段进程。3）粘滑模型实验结果显示，一次应力降过程可能出现1～3次高频振荡，形成“单震”事件、“双震”事件和“叁震”事件。双剪模型的失稳模式单一，只发生“单震”事件，斜面剪切模型和拐折模型则可能产生“双震”事件和“叁震”事件，显示了多点震源错动现象。从速度频谱看，双剪模型含有叁个主频峰值，斜面剪切模型具有双峰特征，拐折模型只有一个主频率峰；从子事件持续时间看，斜面剪切模型的高频振荡持续时间最短，双剪和拐折模型类似；从各子事件发生间隔看，斜面剪切模型几乎是连续发生，拐折模型则具有几十毫秒的“平静期”。根据声发射的定位，各子事件的震源出现于断层的不同位置。4）从几何结构上看，双剪模型、斜面剪切模型和拐折实验所模拟的断层为近似平直断层。从变形结构看，这些貌似简单的断层模型呈现出一种复杂而稳定的变形图像和非均匀的波动。在断层失稳之前，其预滑在空间上分布是不均匀的，会产生局部剪应变集中。在现场地应变观测中应注意这一基本现象。在总体应变能或应变强度基本不变的情况下，局部主应变轴的瞬时转动可以造成在断层带上剪应变与正应变的分配变化，破裂先从一个小区域开始，它使得临近区域的应力增加，导致破裂扩展，引发断层失稳。弹性回跳模型的力学机制可以用应变轴旋转过程来表达。5）使用双剪粘滑模型模拟自发地震和诱发地震的区域加载过程，利用应变观测系统多点连续观测发震断层附近的局部应变变化。在应力与应变空间上描述了地震过程的区域应力路径和局部应变路径。结果表明，远场动力学过程或者断层加载的方向与幅度难以从近断层带的应变观测中推测反演，近断层带的变形状态主要受构造部位控制，各点的应变路径明显不同。宏观加载应力路径与局部应变路径响应的转换阶段一致,存在一定映射关系，由多个局部应变获得的平均应变路径可能推测区域加载阶段，但加载主方向与近断层平均应变方向存在系统偏差。断层局部变形路径具有明确的物理意义，在γ-⊥空间的走向标明了断层所处的变形阶段。自发地震的应变路径可以划分为叁个部分：应变积累阶段、剪应变的线性偏离阶段和失稳滑动阶段。诱发地震的应变路径包括四个阶段：正斜率的应变积累阶段、负斜率的稳态滑动阶段、亚稳态应变僵持阶段、扰动失稳滑动阶段。自发地震与诱发地震的应变路径差异较大，可以考虑从应变路径上判别断层稳定性与可能的地震类型。6）通过叁种结构模型的粘滑地震实验模拟，利用高频速度连续观测系统获得了地震失稳过程的速度特征，讨论了最大位移量的选取方法，估算了实验室粘滑型地震的矩震级,探讨了粘滑类型、应力降大小与震级的关系。结果表明，实验室粘滑型地震的震级范围为-4.4～-3级，断层构造面的差异对各种粘滑模型的地震震级分布有明显影响。通过对比分析实验室地震、矿山微震、诱发微震及小震震群，确认在小尺度破裂滑动的范围内，应力降与地震震级没有明显相关性。决定地震震级的主要因素应当是震源尺度。
曹强[3]2015年在《冷轧高强钢板带热处理过程板形变化规律研究》文中提出高强度钢在建筑、交通、桥梁、船舶、工程机械、输油气管道、大型塔架结构以及国防装备等众多领域具有广泛应用前景。冷轧高强钢板带热处理过程的板形问题是制约其进一步提高质量的主要生产技术难题。因此,本文依托国家自然科学基金面上项目“超高强度钢板平整与矫直加工过程残余应力控制的基础研究”,对有初始板形缺陷冷轧高强钢板带热处理过程的板形变化规律进行研究,揭示热处理过程板形演变机理,获得热处理过程的板形变化规律,提出高强钢板带热处理过程板形控制策略,为冷轧高强钢板带热处理生产工艺优化提供理论支持。本文的主要内容和研究成果如下。(1)对DP780钢和22MnB5钢进行了等温拉伸实验,建立了一种耦合应变硬化效应和温度软化效应的改进Johnson-Cook本构模型,将该本构模型进行数值实现并基于ABAQUS软件进行了数值模拟,对典型拉伸实验过程进行建模及仿真再现,模拟结果与实验结果吻合较好。(2)建立以上两种高强钢考虑应力影响的相变动力学及相变塑性模型和考虑相变及温度影响的弹塑性本构模型,并通过对ABAQUS软件二次开发,实现了针对以上两种高强钢热处理过程的温度场与组织场及应力应变场多场耦合的数值模拟,通过22MnB5钢淬火、DP780退火的热模拟实验,验证了两种热处理过程多场耦合有限元模型。(3)针对已瓢曲22MnB5板带,仿真研究了板形瓢曲缺陷在热处理过程中的演变机理,发现带钢宽度方向上的温度梯度和依先后顺序相变引起了带钢宽度方向的纵向延伸不均进而导致了板形瓢曲的改变,获得张力、初始横向温差等工艺参数对其板形变化的影响规律,提出了相应板形控制策略。(4)针对已翘曲22MnB5板带,仿真研究了板形翘曲缺陷在热处理过程中的演变机理,发现带钢厚度方向上的温度梯度和依先后顺序相变引起了带钢厚度方向的纵向延伸不均进而导致了板形翘曲的改变,获得张力、初始厚向温差等工艺参数对其板形变化的影响规律,提出了相应板形控制策略。(5)在实验室条件下,设计搭建了淬火实验系统,分别对有瓢曲和有翘曲22MnB5钢板进行了淬火实验,研究了淬火对瓢曲和翘曲的影响,实验较好验证了仿真模型及结果。
傅杰[4]2016年在《非晶合金激光喷丸力学性能与变形行为实验研究及数值分析》文中提出非晶合金是目前最具吸引力的新材料之一,并且拥有优异的综合力学性能,在机械、电子、国防、航空航天等领域都有较广泛的应用前景,然而块体非晶合金在室温下的塑性应变能力较差,在工业应用上受到极大地限制。因此如何改善块体非晶合金的室温塑性,已经成为材料学领域的重要问题。随着激光技术的快速发展,激光喷丸技术在多个领域得到了极为广泛的应用,它在加工材料表面进行辐照,采用高功率密度、短脉冲激光产生高幅冲击波压力,使材料发生屈服和塑性变形,并在喷丸区域形成残余压应力,来提高加工件的强度、耐磨性、耐腐蚀性和疲劳寿命等力学性能。本课题利用激光喷丸技术处理Zr35Ti30Cu8.25Be26.75块体非晶合金,促进生成多重剪切带和深层压应力,提高了非晶合金的室温塑性。采用数值模拟结合实验研究,系统分析了非晶合金激光喷丸后的力学性能与变形行为,揭示了关键工艺参数对喷丸效果的影响规律；分别研究了梁状和柱状非晶合金激光喷丸后的弯曲变形和压缩变形行为,建立了宏观室温塑性与剪切带以及残余应力分布的关系；利用断面分析技术,研究了非晶合金激光喷丸后的塑性变形规律及其破坏特征,结合数值模拟,揭示了激光喷丸对非晶合金力学性能影响的内在机制。本项研究为提高非晶合金室温塑性提供了新途径。主要工作和结论如下：(1)基于自由体积理论、Mohr-Coulomb屈服准则以及激光冲击波时空加载曲线,建立了非晶合金激光喷丸的有限元模型,通过动力显式分析和静力隐式分析,对非晶合金激光喷丸后的变形行为进行了数值模拟,得到了激光喷丸后非晶试样的位移场、应力场和应变场,分析了宏观变形、微观变形以及残余应力分布规律,研究了不同工艺参数对激光喷丸的影响。结果表明,非晶试样经过激光喷丸后,在喷丸区域形成抛物面形状的微凹坑,同时试样产生微小的宏观变形,并在非晶试样表面和内部一定区域形成残余压应力分布。多点激光喷丸能够实现大面积的表面处理,当光斑搭接率由0%提高到50%,非晶试样的喷丸表面趋向平整,降低了由激光喷丸所引起的试样表面粗糙度,提高了深度方向上最大残余压应力值,增大了残余压应力影响层深度。因此合理的工艺参数和喷丸方案是获得最佳残余应力分布的关键因素。(2)建立了梁状非晶合金激光喷丸及叁点弯曲实验系统,对梁状非晶合金进行激光喷丸处理,并对激光喷丸前后试样进行叁点弯曲,利用SEM分析了弯曲断口形貌。在此基础上,对梁状非晶合金激光喷丸以及其后的弯曲过程进行了数值模拟。结果表明,梁状非晶合金经过激光喷丸处理后,可以明显改善其弯曲性能,双面喷丸试样的弯曲塑性挠度提高了16.8%,且随着激光喷丸区域增大,非晶试样的弯曲塑性越好；通过弯曲断口观察,未喷丸试样呈现出明显的剪切断裂特征,并最终沿着主剪切带发生脆断,而激光喷丸试样在拉伸区生成多重剪切带,使塑性变形分散进行。结合数值模拟发现,激光喷丸在非晶试样表面形成残余压应力,可以有效地减小弯曲拉伸区的应力集中,从而延缓主剪切带的快速扩展,提高非晶合金的弯曲塑性。(3)建立了柱状非晶合金激光喷丸及单轴压缩实验系统,对柱状非晶合金进行激光喷丸处理,并对激光喷丸前后试样进行单轴压缩,利用SEM分析了压缩正断面和侧断面形貌。在此基础上,对柱状非晶合金激光喷丸以及其后的压缩过程进行了数值模拟。结果表明,柱状非晶合金经过激光喷丸处理后,可以明显改善其压缩性能。激光喷丸试样的压缩塑性应变量可达1.48%,抗压强度可达1820 MPa,相比未喷丸试样均得到了提高,且随着激光脉冲次数增加,非晶试样的压缩塑性越好。结合数值模拟发现,激光喷丸可以诱导非晶试样表面生成新的自由体积,为初始剪切带和次生剪切带的生成创造了有利的形核条件。激光喷丸也可以促使非晶试样最大剪应力面边缘区域形成较高应力集中,有效地阻止了主剪切带的快速扩展,并为次生剪切带的生成创造了有利的动力条件。
石永军[5]2007年在《激光热变形机理及复杂曲面板材热成形工艺规划研究》文中认为在航空航天、舰船、汽车及微电子的零部件中,成形件所占比重较大,品种多,批量小,成形工艺过程复杂,尤其是钛镍合金等难成形材料零件。采用常规整体加热后冲压的方法需要制作大量的耐高温模具,成本高且周期长;部分零件由于受到加热炉尺寸的限制,不能使用该方法进行成形加工。激光热成形利用高能激光束对工件局部加热诱发不均匀热应力,使板材产生塑性变形,以获得所需要的目标形状。作为一种基于热态积累的成形方法,激光热成形无需模具与外力,是一种柔性成形技术,特别适合高硬脆性材料的成形与小批量零件的生产。本课题针对复杂曲面激光热成形工艺规划研究中存在的问题,采用实验测试、数值仿真和理论分析相结合的方法,通过对不同工艺参数条件下板材变形行为的研究,深入分析了激光热变形过程中板材的成形机理、温度场和变形场规律、成形精度控制方法、路径规划与工艺参数的确定方法,为实现金属板材的快速精确成形提供理论基础。论文的主要研究工作和创新成果如下:(1)机理分析和板材弯曲方向控制。论文分析了温度梯度机理、屈曲机理与增厚机理等主要的成形机理,从板材弯曲变形和增厚等角度探讨了不同工艺参数条件下板材的变形行为。针对复杂型面板材成形应变场的要求,根据激光热成形后板材的应变分布规律,论文重新探讨了温度梯度机理与增厚机理,使其分别对应于弯曲应变与平面应变,并提出了一种包含着温度梯度机理和增厚机理条件下板材变形特征的热成形机理——耦合机理。同时发现了在温度梯度机理、屈曲机理与耦合机理条件下,板材既产生绕x轴弯曲也产生绕y轴弯曲变形的现象。此外,为了实现板材弯曲方向的精确控制,论文对屈曲机理条件下板材的温度分布与屈曲条件进行了理论分析,推导出屈曲机理适用范围判断准则,根据Fbuckling值可判断板材的弯曲方向,并探讨了加热起始点以及加热线位置对弯曲方向的影响规律,为激光热成形工艺规划中参数选择提供理论基础。(2)激光热成形温度分布与变形行为的扩展性规律。为了减少小批量和大尺寸成形件的研究周期和成本,找出不同尺寸、材质板材激光热成形行为之间内在联系,论文对激光热成形温度分布与变形规律的可扩展性进行研究。首先,通过定义转化温度,对激光能量、扫描速度和光斑直径等单一工艺参数调整时温度场变化的规律进行研究,进而揭示出不同加工工艺参数之间温度场的映射关系。基于工艺参数与温度分布之间映射规律,可以有效地通过已知工艺参数的温度场预测出不同工艺参数条件下板材的温度分布。其次,通过定义无量纲温度和坐标转化,研究了板内任一平行于上表面的
谭晓华[6]2014年在《大变形软材料与刚性楔体接触问题的实验研究》文中提出软材料与人们生活密切相关,在工业技术和生产上有广泛应用背景,是力学、生命科学、化学化工、医学、食品、材料、环境、工程等众多领域的研究对象。对这类材料进行深入研究具有重要的科学意义和应用价值。从工程角度来说,研究材料在使用过程中的大变形接触力学性能,对于改进材料性能、优化结构设计有很大帮助,同时也是研制新型材料的关键。本文针对大变形软材料与刚性楔体的接触力学问题展开研究,通过大变形非均匀场的实验测量技术,对大变形接触力学场进行系统的测量和实验分析。本文分别采用数字云纹技术、叁维数字散斑相关技术、热弹性应力分析技术对软材料的大变形接触力学性能进行了测量。通过平面应变标定实验与离面位移标定实验,确定了本文DIC测量系统的最小不确定度,并将其用于测量分析中。在数字云纹实验中,研制了透明硫化硅橡胶的内部栅格标记,减小了离面位移带来的误差,实现了对刚性压头压入大变形材料后变形场的非接触测量。通过数字图像处理技术对实验结果进行处理,给出了材料接触区域附近的变形场,并且通过提取体内栅的变形参数,直接计算了接触区域的应变分布。本文针对大变形软材料与刚性楔形体的接触力学问题,系统地研究了不同楔角与不同压入深度对接触区域变形场的影响。首先,对橡胶类材料在不同角度(5°,15°,45°,73°)楔形体压缩作用下的接触区域的变形场进行分析,通过对位移场θuur,、应变场θθεεεrr,,的讨论,系统地研究了分区构形随外载、楔体角度的变化规律。其次,给出了受拉仿生皮肤材料在不同缝合方式(平行和交叉)下缝线接触区域的变形场,讨论了尖端场的应变场规律及其对伤口愈合的影响。本文将实验测量结果与相近的理论模型进行比较,为理论模型的工程应用提供实验依据。本文依次将实验图像和理论解进行分解和重构,以50阶Tchebichef不变矩作为图像特征进行对比。对比过程中既考虑了实验测量引起的不确定度,也考虑了图像重构所带来的误差,证实了这种方法在软材料接触实验分析中的有效应用。
刘晨[7]2016年在《基于数字图像相关方法的PBX断裂行为研究》文中进行了进一步梳理高聚物粘结炸药(polymer-bonded explosive,PBX)是由一种或多种单质炸药与高聚物粘结剂等组成的高能混合炸药的统称,PBX在武器装药中扮演着重要角色。PBX材料的力学行为直接影响到武器装药的安全性和可靠性,其中裂纹引起的断裂破坏在PBX力学性能研究中有着重要的现实意义。为了认识PBX的断裂破坏特性并建立测定其断裂韧性的便捷有效的实验方法。本文借助数字图像相关方法(digital image correlation method, DICM)和高速摄影技术,选取某TATB基压装PBX作为实验材料,研究了其在应变集中下的拉伸断裂行为,并通过半圆盘弯曲实验测定了材料的准静态断裂韧性,还对PBX的动态起裂韧性实验测定进行了初步研究。设计了一种带孔板试样,研究其在准静态拉伸条件下的断裂行为特性。借助数字图像相关方法进行应变场分析,试样在中心圆孔处发生I型裂纹控制的脆性断裂,并就小孔对应变场的分布进行了深入的研究和讨论。研究表明,材料的不均匀性和微观缺陷是应变非理想分布的原因；圆孔处的应变集中是试样破坏的主导因素,而孔周的缺陷会严重劣化试样的强度。通过半圆盘弯曲实验测定了材料的准静态断裂韧性,借助高速摄影技术对试样的裂纹扩展过程进行观察,并使用DICM对实验中的位移场和应变场分布进行全场分析和讨论。在实验中裂纹沿预制裂纹直线方向起裂并快速扩展,发生脆性劈裂断裂成两半。DICM分析显示试样中的水平位移场关于裂纹反对称分布,且在竖直方向有明显的分层现象；实验中的应变分析结果与观察的裂纹扩展形式一致。实验测定的准静态断裂韧性约为0.5 MPa.m1/2,更精确的结果还有待于进一步的实验工作。在PBX的动态起裂韧性测定研究中,借鉴ISRM的推荐实验方法进行实验和处理。使用分离式Hopkinson压杆装置进行动态半圆盘弯曲实验,借助波形整形技术达到试样两端的动态力平衡状态。借助高速摄影技术记录了实验图像,图像显示试样在动态载荷下劈裂为两半,而回收试样的高度破碎主要是在试样飞溅时因撞击或跌落所致。基于推荐试验方法的计算公式得到了实验材料的动态起裂韧性,并就其与加载速率的关系进行了初步分析。
卿新林[8]1993年在《云纹干涉法的倍增技术及在新材料实验研究中的应用》文中认为本文首先对云纹干涉法的理论与技术研究进行了述评。详细阐述了云纹干涉法的波前干涉理论,概括总结了云纹干涉法的制栅技术与载波技术,展望了云纹干涉法的发展前景。在此基础上,本文将云纹干涉法与载波法、倍增技术相结合,提出并实现了一种位移场和应变场云纹条纹倍增方法。该方法使得现有云纹干涉法的测量灵敏度提高二倍甚至达到一个量级,有助于云纹干涉法在细观力学领域和小变形测量中的广泛应用,文中对该方法给出了严格的理论推导和实验验证。 本文首次综合应用云纹干涉法、扫描电镜、形貌仪、激光拉曼微探针技术等现代实验测试手段对Ce—TZP结构陶瓷在拉伸、压缩、弯曲等多种受力状态下的相变区和相变塑性进行了研究。发现了Ce—TZP结构陶瓷材料在室温下应力诱发相变时相变区发展的不均匀形式和带状局部分布等新现象。测试结果表明,相变带内的塑性体膨胀与剪切变形同量级,即变形局部化表现为宏观体膨胀剪切带。这些新的实验现象和结果为深入研究ZrO,相变多晶体的细观本构理论和变形局部化行为提供了重要的实验依据。 本文首次用云纹干涉法研究了CALL混杂复合材料的弯曲性能。得到了CALL混杂复合材料在纤维方向和垂直方向弯曲时横截面上的剪应变分布规律及其破坏特征。结果表明,碳纤维/环氧树脂层的剪应变明显大于铝层,但各自服从沿截面呈抛物线分布规律;CALL混杂复合材料在纤维方向的弯曲破坏形式是分层破坏或碳纤维/环氧树脂层剪切破坏,在垂直于纤维方向的弯曲破坏是由受拉面的碳纤维/环氧树脂层拉伸破坏所致。 本文还首次将云纹干涉法应用于铜基多晶体形状记忆合金伪弹性的实验研究中,获得了各晶粒相变塑性的全场分布。实验发现,一些晶粒内部的相变塑性几乎均匀分布,而各晶粒之间的变形差异很大,在一些晶界上存在着很大的变形。 本文以上工作无论是对发展云纹干涉法的理论与技术,还是对认识新材料的力学规律都具有重要意义。
胡自力[9]2003年在《含损伤智能结构的性能表征与细观分析》文中提出智能结构由于其兼具传统复合材料结构和功能复合材料结构的双重特性，已越来越受到人们的关注，并开始在航空航天、国防、建筑、医学等领域获得初步应用。尤其是SMA增强智能结构可用于结构的强度和形状自适应以及失效防范。围绕SMA智能结构，国内外学者做了许多研究工作，但基本上都是针对无损伤情况下的，而有关含损伤SMA增强智能结构的研究至今仍不多见。本文从细观角度出发，着重对含损伤智能结构的性能、力学行为表征及损伤检测进行研究，得到了一些有价值的结果，为智能结构的失效防范研究和完整性评估提供了相应的理论基础和实验准备。 本文主要创新点： 1)对NiTi合金性能进行了系统的实验研究，得出了一些有价值的结果。 2)基于滞后元方法，对NiTi合金的拉伸σ-ε关系进行表征，建立了物理模型，并将数值模拟结果与实验结果相比较，两者吻合较好。 3)基于对马氏体相变热流-温度实验曲线的唯象模拟，以及马氏体体积分数与热力势对温度偏导数之间的线性关系，建立了一种新的马氏体相变动力学模型，并与其他模型及实验结果进行了比较。比较结果表明，新模型的计算结果与实验结果最为接近。 4)研究了SMA热力学非线性方程的求解方法。由于该方程中变量之间相互嵌套，给方程求解带来许多困难。本文根据SMA热力学非线性方程的特点，提出了一种以马氏体百分数为切入点的求解方法，并进行了实例验算。与实验结果的比较表明，计算结果与实验结果基本吻合，说明了该求解方法的可行性与正确性，可应用于实际问题。 5)引入了纤维断裂损伤度ψ、纤维剥离损伤度η和界面影响系数C等表征损伤程度的物理量，并最终建立了考虑这些损伤影响的SMA增强智能结构的一维增量本构关系。用细观力学方法，研究了含损伤宿主材料的刚度退化和纵向热膨胀系数变化规律，并给出了相应的数学表达式。 6)运用剪滞模型和变分原理，对含损伤SMA增强智能结构的热、力学行为进行了分析，给出了含损伤典型单元体的细观位移场、应力应变场的数学描述，建立了SMA增强智能结构界面的失效判据，并通过算例对失效判据进行了直观的几何描述。
彭程[10]2008年在《应力诱发马氏体相变微结构演化的实验观测、理论计算和数值模拟》文中研究说明形状记忆合金(SMA)是一类重要的智能、功能材料,其独特的形状记忆效应和超弹性使其已获得较为广泛的应用。近年来随着溅射和微加工技术的迅速发展,SMA更被认为是可用于制备微机电系统(MEMS)中驱动与控制元件的一种较为理想的材料。为了充分发挥材料性能,并能对形状记忆合金为材料制成的微小型器件及医疗器械进行优化设计,十分需要深入地研究并掌握形状记忆合金微尺度下的相变过程及其与宏观力学行为的关系。本文首先从实验观测方面考察了Cu基形状记忆合金单晶CuAlNi应力诱发马氏体相变的特征,及其微结构的演化规律。根据实验材料的特殊性,自行设计一套实验系统用于宏观力学行为和微观结构演化的实时观测;结合图像处理的方法,获得相变过程中关于试样全局的定量化信息;并利用统计分析的方法,从中提取相界面数、相分量、宽度分布等一系列定量的信息,用于寻找和分析相变的特征和规律。实验结果表明,相变过程可分为叁个阶段:伴随着应力急剧下降的以马氏体条带形成为主的阶段,应力相对比较平稳的条带形成与长大并存的阶段,以及以马氏体条带变宽并且相互融合的长大为主的阶段。对于同一个试样,相变也具有多步(两步或者叁步)的特征。最后,通过马氏体条带宽度的分析,也同样印证了以上的结论,并且发现在整个相变过程中,马氏体条带的宽度分布都是不均匀的。通过对马氏体相变的一维动力学模型的数值模拟,考虑了其等温和非等温的情况,用于模拟与解释实验中观测到的现象。结果显示,相变发生与结束时,各部分能量都会发生突变,应力急剧下降,而相变的整个过程中出现的是多界面的微结构,且界面有一定的厚度。另外还详细考察了模型中的各个参数对相变微结构和宏观应力应变曲线的影响。利用同伦分析方法,可对描述相变的非线性Euler-Lagrange方程进行求解。尤其在界面数较大的情况下,同伦分析方法显示出其极大的优越性。同时,利用解的对称性条件,可得到所有满足解表达的级数解。在能量泛函极小化的情况下对所获得的级数解进行分析,结果显示相变开始应力会急剧下降,相变微结构是多界面的,这些与实验结果和数值模拟结果一致。
参考文献：
[1]. 诱发应变场的实验研究[D]. 庄春泉. 南京航空航天大学. 2003
[2]. 断层失稳滑动瞬态过程的实验观测与分析[D]. 郭玲莉. 中国地震局地质研究所. 2013
[3]. 冷轧高强钢板带热处理过程板形变化规律研究[D]. 曹强. 北京科技大学. 2015
[4]. 非晶合金激光喷丸力学性能与变形行为实验研究及数值分析[D]. 傅杰. 山东大学. 2016
[5]. 激光热变形机理及复杂曲面板材热成形工艺规划研究[D]. 石永军. 上海交通大学. 2007
[6]. 大变形软材料与刚性楔体接触问题的实验研究[D]. 谭晓华. 天津大学. 2014
[7]. 基于数字图像相关方法的PBX断裂行为研究[D]. 刘晨. 中国工程物理研究院. 2016
[8]. 云纹干涉法的倍增技术及在新材料实验研究中的应用[D]. 卿新林. 清华大学. 1993
[9]. 含损伤智能结构的性能表征与细观分析[D]. 胡自力. 南京航空航天大学. 2003
[10]. 应力诱发马氏体相变微结构演化的实验观测、理论计算和数值模拟[D]. 彭程. 复旦大学. 2008
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