摘要：为了研究材料及其制品在接近服役条件下的微观力学性能,本文在拉伸-弯曲复合载荷模式下,分析材料微观力学性能的测试功能及原理的基础上,设计了一种双轴拉伸-弯曲复合加载模式的材料微观力学性能原位测试仪器。采用有限元仿真方法对设计的仪器整机开展了静动态特性的分析研究,验证了设计方案的合理性。研制了测试仪器原型样机,利用该样机对典型材料开展了不同预弯曲载荷作用下的双轴拉伸测试。结果表明:测试装置及试验方法能够进行双轴拉伸及弯曲复合载荷作用下的测试,得到相应的试验曲线;通过高倍显微镜对试验进行了实时观测,从微观角度研究了试件的破坏机理,为板壳类材料的力学性能研究提供了试验基础。

摘要：时间-应力等效原理(TSSP)能有效简化高聚物的黏弹性本构模型和力学性能测试。以往研究主要集中在单向应力状态,但工程构件通常处于双向或三向复杂应力状态。为此,首先利用有限元方法对双轴十字型试样进行合理设计与优化,使试样中心测试区的应力和应变基本满足均匀分布,并依此加工出硅橡胶试样。然后,对硅橡胶试样进行不同应力水平及应力比的双轴蠕变试验,获得一系列短期蠕变试验曲线。基于柯西应力和左柯西-格林变形张量定义合适的应力度量和变形度量以探讨双轴拉伸下的TSSP。按照主曲线移位方法,将不同应力水平下的短期性能曲线沿对数时间轴移位构建出宽广时域的主曲线。利用应力移位因子方程对移位结果进行非线性回归分析,获得相应的方程参数。研究结果可为复杂应力状态下黏弹性高聚物的长期力学性能加速表征和长期寿命预估提供理论基础和重要参考。

摘要：本文根据充气结构原理设计并完成了一套薄膜材料双轴拉伸试验装置，可对薄膜材料在不同应力比下进行双轴拉伸试验。在试验中引入了云纹干涉完成了大应变的量测。试验表明：薄膜材料在双轴受拉状态下的力学特征与单轴伸时是完全不同的。

摘要：基于液压伺服高速加载系统,发展了一种材料双轴拉伸力学性能测试技术。利用锥面接触导向驱动方法,把加载锤竖直方向的驱动力转化为水平方向的双轴驱动力,从而实现对十字形试样平面双轴加载。借助有限元数值模拟手段优化了锥面接触角和十字形试样尺寸。当接触锥角为45°时,既有较好的水平驱动转化效率,同时又保持较小的接触力,确保水平驱动加载各组件在弹性变形范围内,可多次重复使用。确定了加载臂狭缝个数、狭缝与减薄区边缘长度和标距段厚度等试样设计关键参数,在十字形试样测试标距段内实现了均匀变形。设计了测力夹持一体化导杆和非接触光学全场应变测试系统,准确获得了试样的应力和应变。利用此平面双轴拉伸加载装置,开展2024-T351铝合金板单轴拉伸实验和激光探测同步性验证实验,验证装置设计的可行性;开展铝合金板材在不同加载速率下的双轴拉伸实验,得到在双轴加载下铝合金板材应力应变曲线,并与单轴加载下实验结果进行了对比分析。

摘要：为研究双向玻纤织物复合材料在复杂应力状态下的力学行为,设计双轴加载十字型试样,对其进行不同载荷比的双轴拉伸实验,对比分析了材料在双轴拉伸载荷下的拉伸模量、拉伸强度及失效模式。结果表明:双向玻纤织物复合材料单轴拉伸行为表现为后期非线性、脆性断裂,双轴拉伸载荷下非线性现象更为显著;双轴拉伸模量随载荷的增大而增加,双轴拉伸载荷对材料的拉伸模量具有一定的强化作用;材料的双轴拉伸强度存在双向弱化效应,等比例双轴拉伸时,双轴拉伸强度最低,仅为单轴强度的60.5%;试样破坏发生于中心实验区域,材料不同载荷比的破坏形式有所不同,分别主要表现为纤维断裂、基体失效和玻纤布分层。

摘要：为准确测试橡胶材料双轴拉伸大变形力学性能,本文设计了适用于方形试样的双轴拉伸夹具,开发了基于图片识别的位移和应变测试方法,基于有限元计算设计了方形试样的几何结构和尺寸。采用所建立的实验方法,测试了硅橡胶在单向拉伸和不同双轴拉伸载荷比条件下的变形和名义应力-伸长率曲线。实验测试与有限元分析结果表明,采用本文所设计的实验方法能准确测试硅橡胶在双轴拉伸大变形条件下的名义应力-伸长率曲线,双轴载荷下试样中心区变形均匀,等双轴拉伸条件下的拉伸应变能达140%以上。

摘要：基于国内外双轴拉伸试验机的研究现状与橡胶材料双轴拉伸试验的需求,自主研制了一台集成了高精度应变测量系统的橡胶双轴拉伸试验机。通过对试验机的总体设计进行分析,设计了双轴拉伸试验机的主机结构及试验机的测控系统,最后将试验机主机与测控系统进行集成调试,完成整个橡胶双轴拉伸试验机的研制工作。利用所开发的双轴拉伸试验机对哑铃状炭黑填充天然橡胶试件进行多次X向和Y向的单轴拉伸试验,将试验结果与万能试验机的结果进行对比,验证了试验机的两轴拉伸性能的一致性、重复性与准确性;对所设计的十字形橡胶试件进行了等双轴拉伸试验,通过对结果的分析证明了试验的准确性。

摘要：试验针对应用在飞机后压力框上的碳纤维织物复合材料的力学特性和设计压力框壳体加强筋的刚度匹配问题,本文设计了十字形的试件,并开展了双轴拉伸试验,测试分析了试件中心位置含有不同尺寸加强筋时对刚度和强度的影响。依照试验条件,建立有限元模型,以中心位置未加筋试件为基准,探讨了两种尺寸筋条增强效果的差异。试验与模拟结果表明:在双轴拉伸载荷作用下,帽型加强筋明显提高了试件刚度和强度;两种筋条尺寸的差异对于试件刚度和强度的影响不明显;根据重量最小的原则,在同等条件下使用较小尺寸加强筋更为合适;有限元模拟与试验结果吻合良好,验证了本文提出的试验和模拟方法可用于复杂应力条件下织物复合材料结构的力学性能分析。

摘要：设计了一种以碳纳米管(CNT)/热塑性聚氨酯(TPU)和纯TPU组成的双层结构纳米复合材料,再通过双轴拉伸制备了一种高性能柔性应变传感器。结果表明,与CNT/TPU纳米复合材料相比,双层结构的设计能够提高导电聚合物复合材料(CPC)在双轴拉伸过程中的加工性能。双轴拉伸过程会降低纳米复合材料的电导率,但是能提高CNT在TPU基体中的分散性和平面取向,从而提高了柔性应变传感器的传感性能。拉伸比(SR)为2.0的双层结构柔性应变传感器能够检测0~420%应变范围,灵敏度高达102571.8,并能在1600次循环拉伸/释放下保持良好的稳定性。此外,该应变传感器可应用于人体生理活动监测,实现对小应变下的喉咙吞咽和大应变下的手腕弯曲的有效监测。

摘要：针对航空发动机燃烧室机匣安装座环焊缝疲劳寿命的研究,提出了一种安装座焊接结构双轴拉伸模拟件的设计方法。首先,通过分析机匣安装座的载荷工况及几何特征,给出了相应的设计准则和几何等效分析,同时设计出模拟件的雏形。然后,根据优化目标提出了一种优化数学模型,以有限元计算的方式讨论了模拟件在中心试验区直径D_(1),夹持臂楔形角度ω,安装座通孔直径D_(2)的3种尺寸变量下的应力变化规律,进而确定了模拟件的最终尺寸。最后,采用该模拟件进行双轴拉伸疲劳试验。试验结果表明,裂纹源出现在模拟件试验区的焊缝处,并且沿着焊缝向两侧进行扩展,证明了该设计的合理性。