基于“環(huán)形試樣”測試材料力學(xué)性能的理論研究與數(shù)值模擬.pdf

1、隨著材料科學(xué)的飛速發(fā)展，各種性能優(yōu)良的新材料不斷涌現(xiàn)，如纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、表面涂層材料和功能梯度材料，并廣泛應(yīng)用于航空、航天、電力、船舶、石油化工等工程領(lǐng)域。
　　多樣的材質(zhì)，繁多的加工工藝，導(dǎo)致材料的特性存在很大差異。為充分發(fā)揮各種新型材料的功效，材料的性能實(shí)驗(yàn)和構(gòu)件的結(jié)構(gòu)試驗(yàn)成為材料設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。然而，迄今為止，對各種新材料力學(xué)性能的研究還沒有成熟的性能評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與測試方法。迫切需要改進(jìn)現(xiàn)有材料力學(xué)性能測試方法及設(shè)備，以

2、滿足更廣泛的實(shí)驗(yàn)與工程方面的需求。
　　本文基于環(huán)形試樣和徑向加載，建立一套新的實(shí)驗(yàn)理論，提出一種新的實(shí)驗(yàn)方法，來克服傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的不足。通過新的實(shí)驗(yàn)方法，只需測量環(huán)形試樣的徑向位移，即可得到各向同性和正交異性材料的所有材料常數(shù)，特別是常規(guī)材料實(shí)驗(yàn)難以測量的垂直于纖維方向的橫向彈性模量。通過分析測量誤差對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響規(guī)律，證明了新的試驗(yàn)理論具有很大的實(shí)用性?？梢允褂矛F(xiàn)代先進(jìn)的測量技術(shù)減小測量誤差，使新的試驗(yàn)方法具有較高的測試精度。同

3、時(shí)，在加載機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，對加載方式、加載范圍、加載塊尺寸等因素進(jìn)行了詳細(xì)分析，進(jìn)一步降低了試驗(yàn)中觀測點(diǎn)位移誤差對結(jié)果的影響。以位移平均值代替均勻位移值，以壓力觀測值代替均勻內(nèi)壓力值來計(jì)算材料常數(shù)，大大減小了測試過程中數(shù)據(jù)的觀測難度，可有效地提高新實(shí)驗(yàn)方法的實(shí)用性與經(jīng)濟(jì)性。
　　該實(shí)驗(yàn)方法還可用于模擬各種壓力管道所受的內(nèi)壓以檢驗(yàn)不同規(guī)格和用途的管材，可大大縮短檢驗(yàn)周期和降低檢測費(fèi)用。因此，本文的研究對提升我國新材料的力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)