绝热剪切断裂瞬间演变历程与绝热剪切敏感性评估研究

批准号:
50971134
项目类别:
面上项目
资助金额:
38.0 万元
负责人:
杨扬
依托单位:
学科分类:
E0104.金属结构材料与力学行为
结题年份:
2012
批准年份:
2009
项目状态:
已结题
项目参与者:
汪冰峰、刘胜胆、刘助斌、李威、姜峰、李晓明
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中文摘要
结合重大工程需求,以航天/空飞行器用典型合金为对象:.构建计及绝热剪切损伤的热粘塑性本构方程,利用先进的MLPG方法,捕捉剪切带内裂纹萌生/聚合及相伴的温度/应力/应变场演变的瞬间信息;再现ASBs的形核、屏蔽、湮灭、分岔等瞬间自组织现象以及材料参量的影响规律;.利用所设计的以绝热剪切破坏为主的厚壁圆筒压缩动载实验,实现近乎"连续地"观测并定量表征不同应变下ASBs自组织以及与此相伴的剪切带内裂纹演变特征;.耦合分析实验与模拟结果:廓清绝热剪切断裂演变历程并建立其与宏观破坏的相关性规律,诠释剪切带损伤断裂历程与机制,阐明ASBs自组织历程和机理;由此构建考究多条剪切带自组过程、关联材料参量的绝热剪切敏感性表征指标和测试方法。.形成了交融多学科理论知识,实现理论-实验、细观-宏观有机结合的创新思想,将丰富和发展材料动态损伤断裂理论,构筑优化材料结构设计、提升其动态性能的科学基础。
英文摘要
背景、方向:.绝热剪切带(adiabatic shear bands,ASBs)的形成是材料动态损伤断裂的一种重要方式。ASBs 是微裂纹/孔洞择优形核的场所及聚合、长大的路径,当微裂纹扩展为宏观裂纹时,ASBs 成为断裂的“快捷”通道, 最终导致材料低韧性断裂、甚至突发性断裂事故。国家重大工程迫切需要开展金属的动态损伤断裂的研究工作,以期从合金结构设计入手,调控和评估其在可能的高速撞击过程中的绝热剪切断裂行为。.主要内容: .(1)结合国家重大工程需求,以2195 铝锂合金、7055 铝合金、Ti-1300钛合金等为研究对象,经形变和热处理,获得具有不同状态(结构和性能)的样品; 经动态加载,制备不同阶段(即不同应变下)的绝热剪切损伤断裂试样。.(2)借助EBSD技术观测分析钛合金绝热剪切区域应变场分布规律,探明其和裂纹扩展的相互关系。 .(3)利用计算机数值模拟方法,充分考虑材料自身结构的影响,对多条ASBs的择优形核、非线性相互作用而生长的自组过程进行定量模拟再现分析;.(4)耦合实验结果,诠释材料结构及表面缺陷等参量对ASBs自组织过程的影响规律;建立绝热剪切断裂演变历程和材料宏观破坏的相关性规律。 .(5)在上述工作基础上,构建材料绝热剪切敏感性的测试方法和原理。 .重要结果:.(1)利用数值模拟方法,再现ASBs 的形核、屏蔽、湮灭、分岔等瞬间自组织现象以及材料参量的影响规律; .(2)利用所设计的以绝热剪切破坏为主的厚壁圆筒压缩动载实验,实现近乎“连续地”观测并定量表征不同应变下ASBs 自组织以及与此相伴的剪切带内裂纹演变特征;.(3)耦合分析实验与模拟结果:廓清绝热剪切断裂演变历程并建立其与宏观破坏的相关性规律,阐明ASBs 自组织历程和机理;构建了考究多条剪切带自组过程、关联材料参量的绝热剪切敏感性表征指标和测试方法。 .(4)揭示了铝合金及钛合金绝热剪切区域的微观结构特征和演化机制。.关键数据:.(1)发表国外论文共10篇,其中:SCI影响因子大于2的论文8篇;.(2)连续3年所培养的硕士研究生的学位论文被遴选为“湖南省优秀硕士学位论文”;.(3)获湖南省自然科学二等奖1项。.科学意义:.丰富和发展了材料动态损伤断裂理论,对优化材料结构设计、提升动态性能具有理论指导意义。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1016/j.msea.2010.02.024
发表时间:2010-06
期刊:Materials Science and Engineering A-structural Materials Properties Microstructure and Processing
影响因子:6.4
作者:Diquan Li;You-ping Yang;T. Xu;H. G. Zheng;Q. Zhu;Q. M. Zhang
通讯作者:Diquan Li;You-ping Yang;T. Xu;H. G. Zheng;Q. Zhu;Q. M. Zhang
Self-organization behaviors of shear bands in 7075 T73 and annealed aluminum alloy
7075 T73和退火铝合金剪切带的自组织行为
DOI:10.1016/j.msea.2009.08.032
发表时间:2009-12
期刊:Materials Science and Engineering A
影响因子:--
作者:X.M. Li;H.G. Zheng;Y. Yang;D.H. Li;F. Jiang
通讯作者:F. Jiang
DOI:10.1016/j.msea.2010.12.068
发表时间:2011-03-25
期刊:MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING A-STRUCTURAL MATERIALS PROPERTIES MICROSTRUCTURE AND PROCESSING
影响因子:6.4
作者:Yang, Y.;Li, X. M.;Xu, C. Y.
通讯作者:Xu, C. Y.
DOI:10.1016/j.msea.2010.12.050
发表时间:2011-03
期刊:Materials Science and Engineering A-structural Materials Properties Microstructure and Processing
影响因子:6.4
作者:Yang, Y.;Zheng, H. G.;Shi, Z. J.;Zhang, Q. M.
通讯作者:Zhang, Q. M.
DOI:--
发表时间:--
期刊:农业机械学报,2008,39(8):135-139
影响因子:--
作者:
通讯作者:
相界面对多相合金层裂行为的影响规律与机制
- 批准号:2019JJ40381
- 项目类别:省市级项目
- 资助金额:0.0万元
- 批准年份:2019
- 负责人:杨扬
- 依托单位:
多相合金层裂过程中的相界面效应
- 批准号:51871243
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万元
- 批准年份:2018
- 负责人:杨扬
- 依托单位:
激光冲击超高应变率形变诱生的金属表层微结构/残余应力的形成机制及其稳定性研究
- 批准号:51574290
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:63.0万元
- 批准年份:2015
- 负责人:杨扬
- 依托单位:
延性金属动态拉伸断裂的微结构演化研究
- 批准号:U1330126
- 项目类别:联合基金项目
- 资助金额:88.0万元
- 批准年份:2013
- 负责人:杨扬
- 依托单位:
动态多向塑性变形制备高强韧纳米结构铝合金的微/纳观机理及其热稳定性研究
- 批准号:51274245
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:80.0万元
- 批准年份:2012
- 负责人:杨扬
- 依托单位:
高强铝合金绝热剪切带的损伤机理及自组织行为
- 批准号:50671121
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:29.0万元
- 批准年份:2006
- 负责人:杨扬
- 依托单位:
绝热剪切形变过程晶粒瞬间细化的微观机制
- 批准号:50471059
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:23.0万元
- 批准年份:2004
- 负责人:杨扬
- 依托单位:
国内基金
海外基金
