采用新型復(fù)合彈丸撞擊法,對金屬涂層界面間的結(jié)合強(qiáng)度進(jìn)行了理論分析與試驗(yàn)研究。采用應(yīng)力波理論,建立了一維應(yīng)力波模型,對復(fù)合彈丸撞擊過程中應(yīng)力波傳播過程與規(guī)律進(jìn)行分析；接著,建立復(fù)合彈丸撞擊金屬涂層鋼板的試驗(yàn)系統(tǒng),以彈道槍作為發(fā)射裝置,采用覆有金屬薄膜的彈丸撞擊涂層試件,發(fā)現(xiàn)了試件上涂層剝落現(xiàn)象,驗(yàn)證了彈丸撞擊法的可行性；基于此,采用非線性有限元程序ANSYS/LS-DYNA對復(fù)合彈丸撞擊涂層鋼板的過程進(jìn)行了數(shù)值仿真,獲得了基體厚度、彈頭薄膜與鋼板涂層厚度的比值、彈丸撞擊的速度等參數(shù)變化時,基體及界面涂層側(cè)法向的應(yīng)力分布情況,分析了鎳涂層與陶瓷涂層對結(jié)合性能的影響,并分析了應(yīng)用殼單元與實(shí)體單元在本模型中仿真薄膜與涂層時,得到不同單元對仿真結(jié)果精度的影響；結(jié)合之前的應(yīng)力波理論解,將有限元仿真結(jié)果與之對比,進(jìn)行理論上的相互驗(yàn)證；最后提出了應(yīng)力測量的測試系統(tǒng),介紹了測試原理,分析了以PVDF壓電傳感器的不同測量模式下的電路特點(diǎn),并應(yīng)用Multisim對測量電路進(jìn)行仿真與分析。 

【文章來源】：南京理工大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

戈d痕法的試驗(yàn)原理

1·2·2鼓泡法1911，0一川應(yīng)用鼓泡試驗(yàn) (BlisterTest)測試基體與薄膜間力學(xué)性能的方法較為常用。鼓泡法試驗(yàn)常采用壓頭或者液體對薄膜表面施加面載荷或者點(diǎn)載荷，加載方式如圖1.2所示，薄膜在載荷作用下會產(chǎn)生變形、撓曲。a)點(diǎn)載荷b)面載荷圖1.2試件在不同加載方式下的脫離模型鼓泡法的工作原理:通過基體內(nèi)部對粘貼在基體材料上的一個薄膜窗口施加壓力，從而使得這個薄膜窗口能夠膨脹到使之完全地從基體表面剝離。在試驗(yàn)過程中，需要實(shí)時測量薄膜窗口所接收到的壓力變化大小以及薄膜高度的變化值。根據(jù)膜基界面結(jié)合強(qiáng)度的計(jì)算公式對鼓泡法的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行評估，進(jìn)而得到膜基界面的結(jié)合強(qiáng)度與薄膜的力學(xué)性能。該方法的優(yōu)勢是可以使得與粘結(jié)性能無關(guān)的能量損耗降低到最小，從而得到結(jié)合強(qiáng)度的精確值。而不足之處:在試驗(yàn)方面，制作試件時需要較高的技術(shù)要求，并且理論方面，描述薄膜與基體結(jié)合強(qiáng)度的物理模型具?

在介質(zhì)中進(jìn)行傳播并衰減，到達(dá)涂層自由表面后進(jìn)行反射。反射波與入射波相互作用，當(dāng)滿足斷裂準(zhǔn)則時，在涂層的內(nèi)部就會形成裂紋。當(dāng)涂層的裂口變得足夠大時，將會形成裂片便隨著瞬時的動量從試件上剝落，這就是激光沖擊誘導(dǎo)的層裂現(xiàn)象【‘’]。如圖1.3所示。 IIIII夕夕 ////\\\ \\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\一一~、、喻 ...、~~..‘ ‘ ‘ ‘義義 ~~~~目目 .....~一刁，卜 卜 卜 卜 \\\ \\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\計(jì)計(jì)算機(jī)機(jī) 機(jī)機(jī)機(jī)機(jī)機(jī)機(jī)機(jī)機(jī)機(jī) 傳 傳 傳傳感器 器 圖1.3激光層裂試驗(yàn)法1.約束層2.能量吸收層3.基體4.涂層通過激光層裂法表征結(jié)合強(qiáng)度十分困難，主要體現(xiàn)在應(yīng)力波的產(chǎn)生機(jī)制與數(shù)學(xué)表達(dá)。激光作用于基體，在基體表面產(chǎn)生一系列復(fù)雜的物理過程，這其中包括光學(xué)過程以及作用產(chǎn)生的熱學(xué)過程，最終還要經(jīng)歷熱力藕合等過程。此外，在這些過程中還涉及到不同種類的非線性過程、離化及氣化等。同時，描述介質(zhì)的物理參數(shù)如熱學(xué)、力學(xué)非恒值，都隨時間發(fā)生變化，還要考慮到基體前的約束層、能量吸收層，表征過程就顯得更加復(fù)雜。GuPta[’“]等人利用該方法通過自由表面獲得的應(yīng)力波，進(jìn)一步擬合，對初始應(yīng)力波數(shù)值計(jì)算

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]薄膜彈丸對涂層基體沖擊的界面結(jié)合強(qiáng)度分析[J]. 吳志林,張強(qiáng).  科學(xué)技術(shù)與工程. 2011(34)
[2]聚偏氟乙烯在重復(fù)脈沖激光推進(jìn)推力測量中的應(yīng)用[J]. 辛朝軍,金星,崔村燕,趙海濱.  測試技術(shù)學(xué)報(bào). 2010(06)
[3]基于激光沖擊強(qiáng)化的沖擊波實(shí)驗(yàn)研究[J]. 劉瑞軍,陳東林,何衛(wèi)鋒,李偉,李啟鵬.  應(yīng)用激光. 2010(03)
[4]劃痕法對金屬包裝材料涂層/基底體系界面結(jié)合性能的研究[J]. 蔣麗梅,肖穎喆,滑廣軍,何新快.  包裝工程. 2010(09)
[5]鼓泡法試驗(yàn)薄膜力學(xué)行為的研究[J]. 張寧,聶璞林,李鑄國,黃堅(jiān),陳秋龍,蔡珣.  力學(xué)季刊. 2010(01)
[6]涂層／基體材料界面結(jié)合強(qiáng)度測量方法的現(xiàn)狀與展望[J]. 楊班權(quán),陳光南,張坤,羅耕星,肖京華.  力學(xué)進(jìn)展. 2007(01)
[7]基體拉伸法測試二氧化鈦薄膜界面結(jié)合強(qiáng)度[J]. 楊金霞,崔振鐸,魏強(qiáng),楊賢金.  功能材料. 2006(12)
[8]沖擊載荷作用下多孔材料復(fù)合結(jié)構(gòu)防爆理論計(jì)算[J]. 王宇新,顧元憲,孫明.  兵工學(xué)報(bào). 2006(02)
[9]MultiSIM在電子線路實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用探索[J]. 馬風(fēng)格,梁夏,李桂香.  實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理. 2005(12)
[10]基于multisim的電路設(shè)計(jì)與仿真[J]. 張晶,李心廣.  計(jì)算機(jī)仿真. 2005(05)

博士論文
[1]平面沖擊加載下A95陶瓷動態(tài)力學(xué)性能研究[D]. 唐錄成.重慶大學(xué) 2009

碩士論文
[1]電沉積鎳涂層薄板的沖壓成形極限預(yù)測與數(shù)值模擬[D]. 唐建國.湘潭大學(xué) 2009
[2]復(fù)合桿體碰撞機(jī)理研究[D]. 楊雄源.南京理工大學(xué) 2007
[3]碰撞沖擊力的數(shù)值計(jì)算與測試方法研究[D]. 王俊峰.上海交通大學(xué) 2007
[4]激光層裂法檢測薄膜與基體結(jié)合強(qiáng)度有限元分析[D]. 闞劍平.江蘇大學(xué) 2002
[5]高速沖擊條件下PVDF傳感元件測壓技術(shù)及其工程應(yīng)用[D]. 李思忠.四川大學(xué) 2001



本文編號：3034424