摘要：研究单个角型颗粒的冲击过程,有助于深入理解冲蚀磨损过程中材料去除的机理。设计了一种用于冲击机理研究的单颗粒冲击实验装置,装置可按照设计速度、角度以及颗粒方位角发射单个颗粒撞击靶体材料,并通过高速摄像机捕捉颗粒撞击的动态过程。利用该装置进行了菱形形状的硬质角型颗粒撞击AA3003铝合金靶体材料的实验,结果表明:装置能够有效研究冲击参数(冲击速度、冲击角、方位角等)对冲击行为和材料变形机制的影响,实现研究变量可控,有助于研究冲蚀磨损过程的主、次要影响因素。冲击角和方位角是决定颗粒旋转方向的关键因素,不同的旋转方向对应了不同的材料变形机制。通过颗粒运动轨迹图像,揭示了冲击诱导的颗粒旋转与冲蚀机理之间的相关性。所设计的实验装置及方法为颗粒冲蚀中的细观力学行为研究提供了一种有效的研究手段。

摘要：本文中针对单个硬质角形颗粒冲击金属材料表面的过程,设计了弹射试验装置,研究菱形颗粒冲击行为及冲蚀机理.采用高速摄像机,捕捉不同冲击速度v_i、冲击角度α_i和方位角度θ_i下颗粒的运动轨迹.建立了基于拉格朗日法的FEM-SPH耦合数值计算模型,借助于模型进一步分析了角形颗粒的运动学行为和变形凹坑形态.结果表明:冲击角α和方位角θ是决定颗粒旋转的关键因素,在某一固定冲击角αi下存在一个临界方位角θcr_i,当θiθ_(cri)时颗粒冲击后发生后旋旋转;冲击诱导的颗粒旋转对冲蚀机理的影响较大,颗粒前旋旋转对金属材料产生"耕犁"作用,后旋旋转对金属材料产生"撬起剔除"作用.颗粒的动能损失受到冲击角α_i和方位角θ_i的影响较大,临界方位角θ_(cri)下颗粒的动能损失最大,凹坑变形最严重.

摘要：常规动三轴试验不能实现试样细观结构的观测,对原有CKC型振动三轴仪实施可视化改进,开发用于试验过程试样细观结构观测的试验系统。在砂土振动液化试验中,利用显微数码摄录技术全程动态摄录整个试验过程砂土细观结构的变化,从摄录录像中提取特征时刻的数字图像照片,导入自主开发的数字图像细观结构分析软件DeoDIP,对比分析液化前后砂土细观结构(颗粒定向性、接触法向、接触数)的演化规律,追踪标志砂颗粒的运动轨迹。结果表明:液化时,颗粒长轴没有明显的优选方向,制样引起的初始各向异性被消除;接触法向呈现各向异性特征,其主方向在整个试验过程中一直偏于竖直方向;平均接触数发生了损失,液化排水后得到恢复,说明试样振动密实。液化前,各标志颗粒具有基本相同的运动轨迹,颗粒运动以平动为主,旋转作用很小,颗粒运动与试样变形保持较好的整体性;颗粒之间相对运动加剧,颗粒之间不断接触分离,部分颗粒出现悬浮现象,且颗粒旋转明显。可视化三轴试验结果不仅有助于研究砂土液化的细观力学机理,并能为液化细观数值模拟提供试验基础。