小冲孔微试样材料性能测试技术及应用PDF电子书下载

1 绪论 1

1.1 小冲孔试验技术原理 2

1.2 小冲孔试验技术的发展状况 3

1.2.1 基本力学性能 3

1.2.2 韧-脆转变温度 6

1.2.3 断裂韧性 7

1.2.4 蠕变性能研究及寿命预测 11

1.3 数值模拟在小冲孔测试技术研究中的应用 14

1.3.1 直接有限元法 14

1.3.2 反向有限元法 15

1.3.3 有限元结合反方法 15

1.3.4 人工神经网络结合反向识别 16

参考文献 17

2 小冲孔试验系统 22

2.1 小冲孔常温试验系统 22

2.1.1 夹具和冲杆 22

2.1.2 冲头 23

2.1.3 万能材料试验机 24

2.1.4 位移传感器 25

2.1.5 数据采集处理 26

2.1.6 电加热炉及温控系统 26

2.1.7 高温惰性气体保护系统 27

2.2 小冲孔蠕变试验系统 27

2.2.1 加载部分 28

2.2.2 加热及温控部分 30

2.2.3 高温气体保护部分 33

2.2.4 测量部分设计 33

2.2.5 数据采集和信号处理 36

2.2.6 小冲孔蠕变试验系统台架 37

2.2.7 小冲孔蠕变试验系统的调试 38

2.2.8 小冲孔蠕变试验系统的操作 39

参考文献 39

3 小冲孔试样制备 41

3.1 小冲孔试样取样 41

3.1.1 取样方法 41

3.1.2 取样要求 45

3.2 小冲孔试样制备 45

参考文献 49

4 小冲孔常温试验研究 50

4.1 常规拉伸试验 50

4.1.1 应力-应变曲线 50

4.1.2 屈服强度的确定 52

4.1.3 抗拉强度的确定 53

4.2 小冲孔试验 54

4.2.1 试验材料 54

4.2.2 试验条件及结果 57

4.2.3 试验重复性分析 62

4.3 屈服强度测试 63

4.3.1 双斜率法 64

4.3.2 偏移法 65

4.3.3 能量法 67

4.4 抗拉强度测试 73

参考文献 74

5 小冲孔常温试验有限元分析 75

5.1 塑性损伤基本理论 76

5.1.1 塑性损伤的定义 76

5.1.2 塑性损伤分析方法 76

5.1.3 塑性损伤模型 77

5.2 有限元数值模拟 82

5.2.1 真实应力-应变数据 82

5.2.2 GTN模型参数 83

5.2.3 有限元模型 83

5.3 有限元模型的合理性分析 84

5.3.1 试验与模拟载荷-位移曲线比较 84

5.3.2 FN对载荷-位移曲线的影响 85

5.3.3 网格划分分析 85

5.3.4 试样杯突和破断位置比较 87

5.4 损伤在试样中的演化和分布 88

5.4.1 损伤在试样中的演化 88

5.4.2 孔洞率和等效塑性应变之间的关系 90

5.5 影响因素分析 93

5.5.1 摩擦系数对试验结果的影响 93

5.5.2 试样厚度对试验结果的影响 95

5.5.3 压球直径对试验结果的影响 98

5.5.4 下模孔径对试验结果的影响 100

5.5.5 加载速度对试验结果的影响 102

5.6 影响因素优化分析 104

参考文献 105

6 小冲孔蠕变试验研究 108

6.1 蠕变的基本理论 109

6.1.1 蠕变的概念 109

6.1.2 蠕变的机制 111

6.1.3 蠕变断裂的类型 113

6.1.4 常规高温蠕变试验 115

6.1.5 常规蠕变寿命预测方法 117

6.2 小冲孔蠕变试验理论模型 118

6.3 小冲孔蠕变试验 119

6.3.1 试样中心挠度曲线 121

6.3.2 试样中心蠕变挠度曲线 123

6.3.3 试样蠕变变形过程 124

6.3.4 蠕变试验的可重复性 126

6.3.5 氩气流量的影响 127

6.3.6 试样断口形貌及金相组织 133

6.4 基于小冲孔蠕变试验的寿命预测 135

6.4.1 Norton方程 135

6.4.2 Monkman-Grant方法寿命预测 136

6.4.3 Larson-Miller参数法 137

6.4.4 基于损伤的寿命预测 140

参考文献 145

7 小冲孔高温蠕变试验有限元分析 146

7.1 蠕变损伤本构模型 146

7.1.1 Kachanov-Rabotnov方程 147

7.1.2 有限元模拟 149

7.1.3 材料雅可比矩阵的确定 150

7.1.4 时间步长的控制 152

7.1.5 表征点的选取 153

7.1.6 失效点的处理 153

7.2 有限元模型 153

7.3 有限元模拟结果分析 154

7.3.1 试样中心挠度与时间的关系 154

7.3.2 试样应力分布 155

7.3.3 应变与时间的关系 157

7.3.4 载荷与应力之间的关系 159

7.3.5 蠕变损伤与时间、位置的关系 159

7.3.6 蠕变应变速率与破断时间的关系 160

7.4 影响因素分析 161

7.4.1 试样厚度的影响 161

7.4.2 压头球径对小冲孔试样模拟结果的影响 166

7.4.3 试样直径对小冲孔试样模拟结果的影响 169

7.4.4 摩擦系数的选取 170

7.4.5 网格无关性 172

参考文献 173