本文關(guān)鍵詞：拉伸—剪切復(fù)合載荷原位力學(xué)測試裝置設(shè)計(jì)分析與試驗(yàn)研究

  更多相關(guān)文章： 拉伸 剪切 復(fù)合載荷 力學(xué)性能 原位測試

【摘要】：研制一臺拉伸-剪切復(fù)合載荷原位力學(xué)測試裝置，對于研究在拉伸-剪切復(fù)合載荷作用下的材料力學(xué)性能有著重要的科學(xué)意義。目前針對材料在拉伸-剪切復(fù)合載荷作用下的材料力學(xué)性能的研究，多采用Arcan夾具或改進(jìn)過的Iosipescu剪切測試夾具來實(shí)現(xiàn)拉伸-剪切復(fù)合載荷測試。而Arcan夾具實(shí)際使用中可以施加拉伸-剪切力比例有限，并且可以研究的復(fù)合載荷內(nèi)容有限；采用改進(jìn)過的Iosipescu剪切測試夾具，不易與光學(xué)顯微鏡結(jié)合使用。因此，本文將設(shè)計(jì)一臺拉伸-剪切力可以任意復(fù)合的力施加方式，且能夠進(jìn)行原位測試的測試裝置；另外將推導(dǎo)在拉伸-剪切復(fù)合載荷作用下彈性模量和剪切模量的求解公式，整機(jī)剛度對拉伸、剪切試驗(yàn)的影響的修正系數(shù)，并探索預(yù)拉伸載荷對剪切試驗(yàn)的影響、預(yù)剪切載荷對拉伸試驗(yàn)的影響。本文主要的研究工作可以概述為： （1）拉伸-剪切標(biāo)準(zhǔn)試件形狀尺寸設(shè)計(jì)和拉伸-剪切基本理論分析 根據(jù)材料性能試驗(yàn)中常采用的試件類型，設(shè)計(jì)了適用于本裝置，，針對各種金屬材料的拉伸-剪切標(biāo)準(zhǔn)試件的形狀和相關(guān)細(xì)節(jié)；闡述了金屬材料在拉伸剪切力作用下材料力學(xué)性能的變化規(guī)律等相關(guān)理論，推導(dǎo)了材料在純拉伸、純剪切、拉伸-剪切復(fù)合載荷作用下的彈性模量和剪切模量的求解方法。 （2）拉伸-剪切復(fù)合載荷原位力學(xué)測試裝置的設(shè)計(jì)分析 完成了拉伸-剪切復(fù)合載荷原位力學(xué)測試裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)、電控部分和控制軟件的設(shè)計(jì)、分析、制造、裝配等工作；并且利用Abaqus有限元分析軟件對關(guān)鍵元件的動靜態(tài)特性進(jìn)行了有限元仿真分析。 （3）精密傳感器的標(biāo)定和整機(jī)剛度對拉伸-剪切試驗(yàn)影響的修正系數(shù) 分別設(shè)計(jì)制造了力傳感器標(biāo)定裝置和位移傳感器標(biāo)定裝置，并且使用這兩臺標(biāo)定裝置完成了精密力傳感器和精密位移傳感器的標(biāo)定工作；提出了修正整機(jī)剛度對拉伸剪切試驗(yàn)影響的拉伸修正系數(shù)和剪切修正系數(shù)。并且將修正后的拉伸試驗(yàn)曲線和商業(yè)拉伸測試裝置進(jìn)行了對比。 （4）純拉伸、純剪切、拉伸-剪切復(fù)合載荷原位力學(xué)測試裝置的試驗(yàn)研究 使用4種典型金屬材料的完成了多組純拉伸、純剪切試驗(yàn)以獲得材料力學(xué)性能，使用AZ31B鎂合金分別與材料軋制方向呈0°、45°、90°的試件進(jìn)行了多組純拉伸試驗(yàn)產(chǎn)生以驗(yàn)證材料軋制方向?qū)υ囼?yàn)的影響。通過有限元分析的方法發(fā)現(xiàn)剪切頭半徑和剪切頭間距對純剪切試驗(yàn)結(jié)果有影響；通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了預(yù)拉伸力對剪切試驗(yàn)、預(yù)剪切力對拉伸試驗(yàn)有影響；結(jié)合超景深金相顯微鏡對Q235試件在拉伸-剪切復(fù)合載荷作用下微觀形貌的變化過程原位觀測；結(jié)合掃描電子顯微鏡（SEM）和超景深金相顯微鏡對比分析了不同材料在純拉伸、拉伸-剪切復(fù)合載荷試驗(yàn)后斷口的區(qū)別。
【關(guān)鍵詞】：拉伸 剪切 復(fù)合載荷 力學(xué)性能 原位測試
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH87
【目錄】：

• 本文工作得到下列項(xiàng)目資助4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-20
• 1.1 選題背景及研究意義12-14
• 1.2 國內(nèi)外研究進(jìn)展14-19
• 1.2.1 原位拉伸測試技術(shù)研究進(jìn)展14-15
• 1.2.2 剪切測試技術(shù)研究進(jìn)展15-17
• 1.2.3 復(fù)合載荷測試技術(shù)研究進(jìn)展17-19
• 1.3 主要研究內(nèi)容19-20
• 第2章 拉伸-剪切測試基本理論20-34
• 2.1 拉伸-剪切復(fù)合載荷測試裝置標(biāo)準(zhǔn)試件20-22
• 2.1.1 試件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析20-21
• 2.1.2 試件等效標(biāo)距計(jì)算分析21-22
• 2.2 材料拉伸-剪切理論分析22-33
• 2.2.1 材料拉伸理論分析22-24
• 2.2.2 材料剪切理論分析24-31
• 2.2.3 材料拉伸-剪切理論分析31-33
• 2.3 本章小結(jié)33-34
• 第3章 拉伸-剪切復(fù)合載荷原位力學(xué)測試裝置的設(shè)計(jì)分析34-56
• 3.1 測試裝置功能設(shè)計(jì)34-36
• 3.1.2 測試裝置原理設(shè)計(jì)35-36
• 3.2 測試裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析36-46
• 3.2.1 測試裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析36-37
• 3.2.2 測試裝置動力傳遞單元設(shè)計(jì)37-40
• 3.2.3 夾持單元設(shè)計(jì)40-42
• 3.2.4 高精密傳感器選型及設(shè)計(jì)42-43
• 3.2.5 關(guān)鍵元件靜動態(tài)特性仿真分析43-46
• 3.3 測試裝置電控單元設(shè)計(jì)46-47
• 3.4 PCI8602 采集卡的使用47
• 3.5 測試裝置控制軟件的設(shè)計(jì)與開發(fā)47-55
• 3.5.1 控制軟件開發(fā)環(huán)境介紹47-48
• 3.5.2 控制軟件界面及功能介紹48-50
• 3.5.3 測試裝置控制程序50-55
• 3.6 本章小結(jié)55-56
• 第4章 拉伸-剪切復(fù)合載荷裝置的試驗(yàn)研究56-82
• 4.1 拉伸-剪切復(fù)合載荷原位測試裝置的組成56-57
• 4.2 精密傳感器標(biāo)定57-61
• 4.2.1 力傳感器的標(biāo)定57-59
• 4.2.2 位移傳感器的標(biāo)定59-61
• 4.3 整機(jī)剛度對拉伸-剪切試驗(yàn)影響的修正61-68
• 4.3.1 拉伸模塊剛度對拉伸試驗(yàn)影響的修正61-67
• 4.3.2 剪切模塊剛度對剪切試驗(yàn)影響的修正67-68
• 4.4 典型材料的純拉伸試驗(yàn)研究68-72
• 4.4.1 拉伸模塊的重復(fù)性試驗(yàn)68-69
• 4.4.2 典型材料的純拉伸試驗(yàn)69-71
• 4.4.3 材料軋制方向?qū)兝煸囼?yàn)的影響71-72
• 4.5 典型材料的純剪切試驗(yàn)研究72-75
• 4.5.1 剪切模塊的重復(fù)性驗(yàn)證72-73
• 4.5.2 典型材料的純剪切試驗(yàn)73
• 4.5.3 影響材料剪切性能的因素探究73-75
• 4.6 典型材料的拉伸-剪切復(fù)合試驗(yàn)研究75-79
• 4.6.1 拉伸預(yù)應(yīng)力對材料剪切性能的影響76-78
• 4.6.2 剪切預(yù)應(yīng)力對材料拉伸性能的影響78-79
• 4.7 拉伸-剪切復(fù)合加載材料微觀力學(xué)響應(yīng)的原位觀測79-81
• 4.8 本章小結(jié)81-82
• 第5章 總結(jié)與展望82-84
• 5.1 總結(jié)82-83
• 5.2 展望83-84
• 參考文獻(xiàn)84-92
• 作者簡介與攻讀學(xué)位期間的主要研究成果92-94
• 致謝94

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1094811