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梯度功能材料稳态温度场下的热应力分析

采用一种新的显微数字散斑相关方法,对微薄层梯度材料在恒温热载荷情况下的应变场进行了实验研究,并与双材料恒温下的应变场进行了比较与分析.从而为优化设计和制备梯度功能材料提供了一种可行的实验方法和有意义的结果.

将数字散斑相关计算与压痕硬度测试相结合,探讨在洛氏硬度计上测试高分子材料的蠕变性.首先使用CCD连续采集压头移动图像,然后进行散斑计算,根据计算结果绘制出压头位移-时间曲线,据此建立压入深度与时间、材料的蠕变与时间以及应力与时间之间的关系式,最后通过线性拟合得到被测材料的蠕变指数.通过对高密度尼龙、有机玻璃及环氧树脂的试验证实,该方法是可行的,试验得到三种材料的蠕变指数分别为0.12、0.012、0.07.试验中还发现,根据深度计算的硬度值与通过表盘读出的硬度值是不同的,在比较不同高分子材料的硬度时,前者比后者更合理.

聚羟基丁酸酯球晶的微观结构及其对力学性能的影响

马世虎 , 刘美华 , 李鸿琦 , 李林安 , 佟景伟

材料科学与工程学报 doi:10.3969/j.issn.1673-2812.2007.03.012

本文采用基于数字图像相关计算技术的显微数字分析系统,结合原子力显微镜等,实验研究了晶态高聚物聚羟基丁酸酯(PHB)的细观结构及对其力学性能的影响规律.结果发现:实验用的PHB球晶是台阶式生长或螺旋式生长,其生长台阶高度差在200nm～500nm之间;PHB球晶同心圆环随着结晶温度的提高,同心圆环的环间距增大.球晶结晶度、球晶尺寸对冲击强度、拉伸强度以及断裂伸长率的影响呈线性关系.

关键词: 聚羟基丁酸酯(PHB) , 微观结构 , 力学性能 , 数字散斑相关 , 黑十字交叉消光现象

数字散斑相关法在高聚物领域中的应用

马世虎 , 李鸿琦 , 邢冬梅 , 成国祥 , 佟景伟

高分子材料科学与工程

高聚物广泛地应用于人类生产和生活等各个领域,其力学性能研究在材料、工程结构的优化设计中起着重要的作用.数字散斑相关法(DSCM)是一种光测实验力学方法,该方法具有测量环境要求低、可直接测取位移和应变信息及细观结构、便于实现测量自动化等优点.文中综述了数字散斑相关法在高聚物领域中的应用.

纳米压痕测量精度的影响因素

刘美华 , 李鸿琦 , 王静 , 王江宏 , 佟景伟

机械工程材料

通过比较45钢拉伸试验与纳米压痕试验得到的弹性模量,分析了影响纳米压痕测试精度的因素及其对测试结果的影响.结果表明:纳米压痕法得到的弹性模量大于拉伸试验法得到的弹性模量;压头形状与尺寸、试样表面粗糙度、定位零点等是影响测量精度的主要因素,尤其是压头尖端的不规则形状使得压头在压入材料的初始阶段与材料之间的相互作用变得复杂.

关键词: 纳米压痕 , 精度 , 弹性模量 , 硬度

用数字散斑相关技术研究压痕尺寸效应

刘美华 , 李鸿琦 , 王静 , 王江宏 , 冯露 , 计宏伟

机械工程材料

采用数字散斑相关技术计算了被测表面硬度压痕周围的塑性变形场特征,结合不同显微硬度测试方法的结果及有限元模拟结果,系统讨论了压痕尺寸效应问题.结果表明:在不同测试条件下,被测表面压痕周围的变形表现出两种状态,并且与载荷有关,使表面变形方向改变的载荷与产生压痕尺寸效应时的载荷是比较接近的;说明现有压痕计算在建模时不论载荷大小,而采用一种模型是不合理的,即当压头压入材料的深度不同时应该采用不同的模型进行分析计算.

关键词: 压痕尺寸效应 , 硬度 , 有限元模拟 , 数字散斑相关技术

多孔氧化铝膜的纳米力学性能研究

姚素薇 , 张璐 , 张卫国 , 张振宇 , 李鸿琦

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2006.00736

采用二次铝阳极氧化技术, 制备了高度有序的铝阳极氧化膜(AAO膜), 孔径为50nm. 利用纳米压缩仪结合纳米压痕仪对不同压缩位移条件下的AAO膜进行了纳米力学测试和卸载后的压痕原位扫描实验. 通过测量加载-卸载曲线并用Oliver-Pharr模型分析计算得到, 在压缩位移为0、3.3、6.6、9.9μm时, AAO膜的纳米硬度和弹性模量分别为1.49、1.79、1.69、1.55GPa和11.79、12.32、12.82、13.19GPa. 由卸载曲线和原位扫描的压痕形貌可以看出, 压缩位移为6.6和9.9μm时的压痕在压缩力的作用下发生了明显的塑性变形, 因而AAO膜的纳米硬度减小, 而弹性模量一直增大.

关键词: 阳极氧化铝膜(AAO) , nanocompression , nanoindentation , in-situ scanning

多孔氧化铝膜的纳米力学性能研究

姚素薇 , 张璐 , 张卫国 , 张振宇 , 李鸿琦

无机材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-324X.2006.03.036

采用二次铝阳极氧化技术,制备了高度有序的铝阳极氧化膜(AAO膜),孔径为50nm.利用纳米压缩仪结合纳米压痕仪对不同压缩位移条件下的AAO膜进行了纳米力学测试和卸载后的压痕原位扫描实验.通过测量加载-卸载曲线并用Oliver-Pharr模型分析计算得到,在压缩位移为0、3.3、6.6、9.9μm时,AAO膜的纳米硬度和弹性模量分别为1.49、1.79、1.69、1.55GPa和11.79、12.32、12.82、13.19GPa.由卸载曲线和原位扫描的压痕形貌可以看出,压缩位移为6.6和9.9μm时的压痕在压缩力的作用下发生了明显的塑性变形,因而AAO膜的纳米硬度减小,而弹性模量一直增大.

关键词: 阳极氧化铝膜(AAO) , 纳米压缩 , 纳米压痕 , 原位扫描