摘要：对Zr-4合金开展了常温与400℃高温下的常规力学行为研究,获得了两种温度下材料的单调R-O(Ramberg-Osgood)本构模型。通过测定不同温度下的弹性模量和泊松比,得到了它们随温度的变化关系。同时对Zr-4合金热膨胀系数进行了测定。对常温与400℃高温下低周疲劳试样进行了扫描电镜观察和断口分析,结果发现Zr-4合金低周疲劳断裂以穿晶断裂为主并伴随有疲劳辉纹和二次裂纹出现。

摘要：由加载速率和几何约束改变而引起的压力容器钢韧脆转变问题是核能安全领域亟待解决的关键问题.为了准确分析国产A508-Ⅲ钢的动态断裂行为,借助INSTRON VHS高速材料试验机,开展了不同加载速率和几何尺寸条件下的国产A508-Ⅲ钢的断裂韧性试验,研究了加载速率和几何尺寸等因素对国产A508-Ⅲ钢动态断裂韧性的影响.研究表明,A508-Ⅲ钢具有良好的抗冲击韧性,随着加载速率的提高,试样的总冲击吸收能基本保持恒定,裂纹萌生吸收能量不断上升,而裂纹扩展吸收能量呈下降趋势.J-Δa阻力曲线和条件起裂韧性J_(Q)随着几何约束的增加而降低,随加载速率的增加而升高.当达到某一临界速率时,条件起裂韧性J_(Q)基本恒定,试样断裂方式也由韧性断裂转变为韧−脆−韧混合断裂.由于出现混合断裂模式,发生脆性断裂时的最大J积分值J_(max)更适于描述国产A508-Ⅲ钢的断裂韧性演化规律.随着试样面外几何约束的降低,J_(max)随Δa_(m)的增加而线性增大.试样面内几何约束越高,J_(max)与Δa_(m)之间的线性关系斜率越大.随着试样几何约束的增加,材料的韧脆转变速率增加,J_(max)值下降.改变几何约束只能在有限的加载速率范围内改变材料的断裂方式,当加载速率超过某个临界值时,加载速率成为影响材料断裂方式的主要因素.

摘要：今年五月应科研处和力学所领导之托,笔者在本校做了一次关于'结构拓扑变化理论及其在工程领域中的应用'的报告,与会教师和同学非常踊跃,产生了很大兴趣;事后还有很多其他教师询问:结构拓扑变化理论究竟是干什么的?用在什么地方?承蒙《学术动态报导》编辑部之关照,借此一角,做个简单介绍。'结构拓扑变化理论'是在国际上称之为'结构拓扑'这个固体力学分支中,研究结构行为的一个新方向。这里所谓结构拓扑是指:由可能的设计变量(如几何及物理性质,部件联系、外形、支座、约束等)所能确定的结构形态(包括有限元体系)之总和。

摘要：拓展疲劳寿命数据分析方法到循环应力幅数据和短裂纹扩展率数据分析 ,综合考虑总体拟合效果、与疲劳失效机制的一致性和设计结果的安全性 3要素 ,提出从 7种常用统计分布中确定有限疲劳可靠性数据良好假设分布的统一方法。给出了 7种常用统计分布参量估计与统计推断技术以及评价 3要素的技术。 1 6Mn钢、Q2 3 5钢和 1 Cr1 8Ni9Ti钢焊接头疲劳寿命数据及循环应力幅数据和短裂纹扩展率数据的分析结果表明 ,在有限数据条件下 ,极大值分布和对数正态分布是疲劳寿命的良好假设分布 ,极小值分布和正态分布是裂纹扩展率和循环应力幅的良好假设分布。

摘要：轮轨关系是高速铁路工程领域最重要的研究课题之一,车轮扁疤作为一种主要的轮轨失效形式,严重影响了高速列车运行的平稳性和安全性。利用Hypermesh软件建立了带有扁疤的三维轮轨滚动接触模型,并基于轮、轨钢Cowper-Symonds本构模型,采用LS-DYNA3D显式算法进行了相应的有限元仿真分析,重点研究了车速、扁疤长度和轴重对轮轨冲击响应的影响。仿真结果表明:车轮扁疤缺陷引起的最大轮轨垂向冲击力显著大于相应的准静态垂向载荷,最大von Mises等效应力和最大等效塑性应变通常发生在轮轨接触表面;轮、轨钢的应变率效应对轮轨垂向冲击力没有影响,但由于应变率的强化效应,与不计应变率效应的结果相比,基于Cowper-Symonds模型得到的最大von Mises等效应力明显增大,而最大等效塑性应变略有降低;车速、扁疤长度和轴重对轮轨冲击响应均有显著的影响。研究结果可为轮轨系统的安全性设计与评估提供技术支持。

摘要：通过实验研究和有限元模拟,重点关注了泡沫金属夹芯壳结构的抗爆炸冲击性能和能量吸收机理.给出了爆炸载荷下泡沫金属夹芯壳结构的典型动力失效模式,分析了关键几何拓扑参量对其抗爆炸冲击性能的影响规律,模拟了爆炸载荷下夹芯壳结构的整个塑性动力响应过程,讨论了夹芯壳结构各组成部件的能量耗散分配机制.结果表明,夹芯壳结构的抗爆炸冲击性能可以通过优化承载范围和结构配置而提高;夹芯壳结构的能量吸收能力与其失效机制相关,且泡沫金属芯层的贡献最大.研究结果可为强动载荷服役条件下泡沫金属夹芯复合结构的防护要求及优化设计提供技术支持.

摘要：单晶镍基合金具有优异的耐高温、高强、高韧等性能,这些力学性能受制造过程引入的次级取向和冷却孔的影响.已有研究大多关注单孔薄板的变形机理和力学性能,而工程中应用的往往是多孔薄板,当前亟需阐明多孔的塑性滑移带变形机理、次级取向效应以及冷却孔引起的应变梯度效应.文章采用基于位错机制的非局部晶体塑性本构模型对含冷却孔镍基单晶薄板的单拉变形进行了数值模拟.此模型基于塑性滑移梯度与几何必需位错的关系引入了位错流动项,因此可有效刻画非均匀变形过程中的应变梯度效应.为了全面揭示含孔镍基薄板的次级取向效应,系统研究了[100]和[110]取向(两种次级取向)下镍基薄板的单拉变形行为,并重点探究了在两种次级取向下冷却孔数量对薄板塑性行为的影响.此外,还分析了镍基合金板变形过程中各个滑移系上分切应力变化、主导滑移系开动以及几何必需位错密度的演化过程,并讨论了塑性滑移量及其分布特征对不同次级取向镍基合金板强度的影响.研究表明,单孔和多孔的[110]薄板抗拉强度均低于[100]薄板,多孔薄板的塑性变形过程比单孔薄板更为复杂且受次级取向影响更大,并且发生滑移梯度位置主要位于冷却孔附近以及塑性滑移带区域.研究结果可为工程中镍基合金的设计和服役提供理论指导.

摘要：放空洞是水布垭水利枢纽的重要建筑之一,为大型地下洞室。放空洞闸室围岩处于上硬下软、软硬相间的复杂地质条件下。施工开挖过程中,放空洞工作闸室围岩应力及稳定性,以及运行期弧形门支座岩体的变形与稳定等问题是设计部门所关注的重点。采用3D-σ三维弹塑性有限元程序,分析了开挖及不同运行状态对放空洞围岩的应力、变形和稳定性的影响。数值分析结果可为设计部门提供参考。

摘要：基于ＬａｎｇｅｒＳＮ模型的ＰＳＮ曲线，提出了设计ＳＮ曲线的概率估计方法和ＡＳＭＥ法的可靠性评价方法。ＰＳＮ曲线由文中提出的广义极大似然法估计。方法可应用于处理具有双随机性特征的ＳＮ数据，并可推广应用于处理应力控制成组法疲劳试验和极大似然法试验得到的ＳＮ数据。对由１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ不锈钢管道结构焊接头低周疲劳试验得到的虚拟应力幅裂纹萌生寿命数据的研究表明，方法有效地估计了数据的统计特征。可靠度为０．９９９９的设计ＳＮ曲线估计结果，除试验数据的分散性外，已相当程度地考虑了其它不确定性因素的影响。ＡＳＭＥ法中，基于２０倍裂纹萌生寿命降低系数的ＳＮ曲线估计结果较基于２倍虚拟应力幅降低系数的估计结果要保守得多。后者在６６６．６１ＭＰａ虚拟应力幅的寿命估计结果相当于０．９９９５２２可靠度水平，在２０９２．１８ＭＰａ虚拟应力幅相当于可靠度水平。这说明在低虚拟应力幅可能给出危险的估计。反之，在高虚拟应力幅可能给出过余保守的估计。造成过余保守或危险估计结果的原因是现有ＡＳＭＥ法没有考虑裂纹萌生寿命分散性随加载水平降低而增大的一般规律。因此，有必要在设计ＳＮ曲线估计中引入概率方法。

摘要：采用弹道冲击摆系统开展了爆炸载荷下分层梯度泡沫铝夹芯板的变形/失效模式和抗冲击性能实验研究,并配合激光位移传感器得到试件后面板中心点的挠度-时程响应曲线。研究了炸药当量和芯层组合方式对夹芯板试件变形/失效模式和抗冲击性能的影响。实验结果表明,泡沫铝夹芯板的变形/失效模式主要表现为面板的非弹性大变形,芯层压缩变形、芯层拉伸断裂以及芯层剪切失效。在研究爆炸冲量范围内,非梯度芯层夹芯板的抗冲击性能明显优越于所有分层梯度芯层夹芯板。对于分层梯度夹芯板试件,爆炸冲量较小时芯层组合形式对分层梯度芯层夹芯板的抗冲击性能的影响不大,而爆炸冲量较大时,最大相对密度芯层靠近前面板组合形式的分层梯度夹芯板试件抗冲击性能较好。研究结果可为泡沫金属夹芯结构的优化设计提供参考。