2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、相變材料具有獨特的力學(xué)性能,對材料和結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng)帶來重大影響,成為固體力學(xué)和材料科學(xué)的重點研究領(lǐng)域之一。TiNi合金是研究最早、應(yīng)用最廣泛的一種相變材料,在航空航天、機(jī)械電子、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。然而,對于TiNi合金結(jié)構(gòu)件在沖擊載荷下的響應(yīng)的研究并不多。本文選取工程上廣泛應(yīng)用的基本構(gòu)件-板作為研究對象,分別從實驗和數(shù)值兩方面對準(zhǔn)靜態(tài)和動態(tài)沖擊下,周邊固支TiNi合金板的力學(xué)行為進(jìn)行系統(tǒng)的研究,揭示在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下相變的產(chǎn)生

2、、發(fā)展以及演化規(guī)律,為相變構(gòu)件的理論研究和實際應(yīng)用提供參考依據(jù)。
   采用實驗和數(shù)值模擬的方法,對周邊固支TiNi合金圓薄板在集中載荷作用下的準(zhǔn)靜態(tài)力學(xué)行為進(jìn)行了研究,利用陰影云紋法和應(yīng)變片方法得到了載荷位移曲線,全場離面位移和局部應(yīng)變等數(shù)據(jù)。載荷位移曲線呈現(xiàn)非線性滯回和無殘余變形的特性,表明試樣已經(jīng)發(fā)生馬氏體相變。應(yīng)變測量顯示,相變局限于加載中心較小區(qū)域,相變區(qū)內(nèi),環(huán)向應(yīng)變大于徑向應(yīng)變,且拉伸側(cè)應(yīng)變大于壓縮側(cè)的應(yīng)變。有限元模

3、擬揭示出相變區(qū)內(nèi)兩側(cè)表層的相變范圍、相變鉸區(qū)和馬氏體相含量的不對稱分布規(guī)律。
   采用數(shù)值方法研究了周邊固支TiNi合金圓薄板在均布載荷作用下的準(zhǔn)靜態(tài)力學(xué)行為,相變首先發(fā)生在板邊緣加載側(cè),并隨著載荷的增大相變區(qū)和相變含量增大。當(dāng)載荷超過3.2Pc時,在板自由側(cè)自中心開始發(fā)生相變,隨載荷幅值的增大相變區(qū)迅速向外擴(kuò)展;載荷為5Pc時,板自由側(cè)表層相變區(qū)的半徑擴(kuò)大至67.5mm,但相變含量較低,加載側(cè)中心區(qū)仍處于奧氏體彈性狀態(tài)。

4、r>   利用改進(jìn)的SPHB裝置,對處于PE狀態(tài)的周邊固支TiNi圓薄板進(jìn)行了不同子彈長度和彈速的沖擊實驗,并與彈塑性板進(jìn)行了對比研究。初步得到了該結(jié)構(gòu)在時空2個尺度上的動態(tài)力學(xué)響應(yīng)的演變發(fā)展現(xiàn)象和規(guī)律,包括板中彎曲波的傳播、相變區(qū)的演化和全場的離面位移等。實驗發(fā)現(xiàn)沖擊下TiNi合金板的響應(yīng)過程可分為早期波動響應(yīng)、整體結(jié)構(gòu)響應(yīng)和后期自動振動三個階段。相變首先發(fā)生在撞擊點附近的中心區(qū)域并形成相變鉸,相變區(qū)以及相變鉸區(qū)具有明顯的可回復(fù)性并

5、承擔(dān)了大部分的變形和能量吸收。在沖擊過程中,相變區(qū)以及相變鉸區(qū)具有波動性,在板兩側(cè)相變區(qū)以及相變鉸區(qū)呈現(xiàn)出明顯的不對稱性。對于不同子彈在長度不同而動能幾乎相同的情況下沖擊TiNi合金圓薄板,長子彈沖擊時板的響應(yīng)時間長,子彈和板脫離的時間比較短,板中心形成的相變區(qū)半徑略大,而板中心的最大撓度差別不明顯。
   借助于有限元軟件LS-DYNA,對周邊固支TiNi合金圓薄板在階躍載荷矩形載荷作用下的動態(tài)力學(xué)響應(yīng)進(jìn)行了數(shù)值研究,分析了相

6、變鉸的演化過程,以及高載短脈沖作用下板的變形行為。階躍載荷作用下,會在邊界形成相變鉸區(qū)、中部鉸帶以及連續(xù)的鉸區(qū)等不同形式。矩形載荷作用下,在相同沖量作用下,載荷的幅值高,外力做的功多,相應(yīng)板中心的撓度大,相變區(qū)、相變鉸區(qū)的范圍大,相變持續(xù)的時間長。從能量耗散的角度來看,TiNi板耗散能量時間比較長,在板第一次回復(fù)到平衡位置前的這一段時間,耗散的能量超過總能量的45%,隨后每個周期(板到達(dá)平衡位置的時間間隔)耗散的能量與總能量的比值依次降

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