工程力学 ›› 2019, Vol. 36 ›› Issue (11): 241-247,256.doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.11.0589
李伟1, 于辉1, 刘利刚1, 苑旭冲1, 董洪旺1, 吴海兵2
LI Wei1, YU Hui1, LIU Li-gang1, YUAN Xu-chong1, DONG Hong-wang1, WU Hai-bing2
摘要: 为了研究氟金云母微晶玻璃陶瓷的动态力学性能及断裂机理,利用高速液压伺服材料试验机进行了动态压缩实验,得到试样中等应变速率下的动态力学参数,结果表明该陶瓷材料具有明显的应变率效应,并基于损伤力学理论,得到了该材料的弹脆性动态损伤本构方程。通过对试样断口微观形貌的SEM观测,并结合纳米压痕实验,分析了材料的断裂机理。从试样断口的宏观和微观形貌可得:材料断裂方式为脆性解理断裂,云母相与玻璃相交界面存在大量沿晶微裂纹;由纳米压痕实验验证了两相之间弱界面的存在,微裂纹最早成核于两相交界处,并沿弱界面扩展,成核载荷为20 mN。
中图分类号:
[1] 张文生, 张飞虎, 董申. 光学脆性材料的金刚石切削加工[J]. 光学精密工程, 2003, 11(2):139-143. Zhang Wensheng, Zhang Feihu, Dong Shen. Diamond machining of optical brittle materials[J]. Optics and Precision Engineering, 2003, 11(2):139-143. (in Chinese) [2] Rozenenkova V A, Solntsev S S, Mironova N A, et, al. Glass ceramic composite protective technological coatings for thermo mechanical processing of intermetallic alloys[J]. Glass and Ceramics, 2017, 73(9):381-385. [3] Nataliia Pinchuk, Oleksandr Parkhomey, Olena Sych. In vitro investigation of bioactive Glass-Ceramic composites based on biogenic hydroxyapatite or synthetic calcium phosphates[J]. Nanoscale Research Letters, 2017, 111(12):1-8. [4] Daqin Chen, Min Xu, Shen Liu, Xinyue Li. Eu 2+/Eu 3+ dual-emitting glass ceramic for self-calibrated optical thermometry[J]. Sensors and Actuators B, 2017, 159(2):756-760. [5] Fuertes V, Cabrera M J, Seores J, et al. Enhanced wear resistance of engineered glass-ceramic by nanostructured self-lubrication[J]. Materials & Design, 2019, 168(15):1-10. [6] 白春玉, 刘小川, 周苏枫, 等. 中应变率下材料动态拉伸关键参数测试方法[J]. 爆炸与冲击, 2015, 35(4):507-512. Bai Chunyu, Liu Xiaochuan, Zhou Sufeng, et al. Material key parameters measurement method in the dynamic tensile testing at intermediate strain rates[J]. Explosion and Shock Waves, 2015, 35(4):507-512. (in Chinese) [7] 李磊, 安二峰, 杨军. 浮法玻璃应变率相关的动态本构关系[J]. 建筑材料学报, 2011, 14(2):202-206. Li Lei, An Erfeng, Yang Jun. Strain Rate dependent dynamic constitutive equation of float glass[J]. Journal of Building Materials, 2011, 14(2):202-206. (in Chinese) [8] 李刚, 陈正汉, 谢云, 等. 高应变率条件下三峡工程花岗岩动力特性的试验研究[J]. 岩土力学, 2007, 28(9):1833-1840. Li Gang, Chen Zhenghan, Xie Yun, et al. Test research on dynamic characteristics of Three Gorges granite under high strain rate[J]. Rock and Soil Mechanics, 2007, 28(9):1833-1840. (in Chinese) [9] 张晓晴, 姚小虎, 宁建国, 等. Al2O3陶瓷材料应变率相关的动态本构关系研究[J]. 爆炸与冲击, 2004, 24(3):226-232. Zhang Xiaoqing, Yao Xiaohu, Ning Jianguo, et al. Experimental study on dynamic mechanical properties of Al2O3 ceramics[J]. Explosion and Shock Waves, 2004, 24(3):226-232. (in Chinese) [10] Timothy J H, Gordon R J. Modeling prestressed ceramic and its effect on ballistic performance[J]. International Journal of Impact Engineering, 2005, 31(2):113-127. [11] 杨震琦, 庞宝君, 王立闻, 等. JH-2模型及其在Al2O3陶瓷低速撞击数值模拟中的应用[J]. 爆炸与冲击, 2010, 30(5):463-471. Yang Zhenqi, Pang Baojun, Wang Liwei, et al. JH-2 model and its application in low-speed impact numerical simulation of Al2O3 ceramics[J]. Explosion and Shock Waves, 2010, 30(5):463-471. (in Chinese) [12] 周维垣, 剡公瑞, 杨若琼. 岩体弹脆性损伤本构模型及工程应用[J]. 岩土工程学报, 1998, 20(5):54-57. Zhou Weiyuan, Yan Gongrui, Yang Ruoqiong. Elasto-brittle damage model for rock mass based on field tests in Laxiwa arch dam site[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 1998, 20(5):54-57. (in Chinese) [13] 白卫峰, 刘霖艾, 管俊峰, 等. 基于统计损伤理论的硫酸盐侵蚀混凝土本构模型研究[J]. 工程力学, 2019, 36(2):66-77. Bai weifeng, Liu Linai, Guan Junfeng, et al. The constitutive model of concrete subjected to sulfate attack based on statistical damage theory[J]. Engineering Mechanics, 2019, 36(2):66-77. (in Chinese) [14] 余志武, 单智. 混凝土随机损伤本构模型研究新进展[J]. 工程力学, 2018, 35(8):1-13. Yu Zhiwu, Shan Zhi. Advances in researches on stochastic damage models of concrete[J]. Engineering Mechanics, 2018, 35(8):1-13. (in Chinese) [15] 蔡灿, 伍开松, 袁晓红, 等. 中低应变率下的岩石损伤本构模型研究[J]. 岩土力学, 2015, 36(3):795-802. Cai Can, Wu Kaisong, Yuan Xiaohong, et al. Damage constitutive model of rock under medium and low strain rates[J]. Rock and Soil Mechanics, 2015, 36(3):795-802. (in Chinese) [16] 张克国, 刘勇, 王延刚. 高速切削过程材料变形的应变率研究[J]. 航空学报, 2018, 39(3):1-7. Zhang Keguo, Liu Yong, Wang Yangang. Strain rate on texture deformation in high speed metal cutting process[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2018, 39(3):1-7. (in Chinese) [17] 盖立武, 郭旭红, 沈翔宇, 等. Tialn涂层刀具干铣氟金云母陶瓷切削力试验研究[J]. 组合机床与自动化加工技术, 2017, 11:141-144. Gai Liwu, Guo Xuhong, Shen Xiangyu, et al. Experimental study on cutting force of fluorophlogite ceramics with Tialn coated tool[J]. Modular Machine & Automatic Manufacturing Technique, 2017, 11:141-144. (in Chinese) [18] Zhang Z F, Eckert J, Schulzt L. Difference in compressive and tensile fracture mechanisms of Zr59Cu20Al10Ni8Ti3 bulk metallic glass[J]. Acta Materialia, 2003, 51(4):1167-1179. [19] Greer A L, Cheng Y Q, Ma E. Shear bands in metallic glasses[J]. Materials Science and Engineering R, 2013, 74(4):71-132. [20] 冯小伟, 李俊承, 常敬臻, 等. 氧化铝陶瓷受冲击破坏的细观机理研究[J]. 兵工学报, 2017, 38(12):2472-2479. Feng Xiaowei, Li Chengjun, Chang Jingzhen, et al. Study on impact damage mechanism of alumina ceramics[J]. Acta Armamentaria, 2017, 38(12):2472-2479. (in Chinese) |
[1] | 徐世烺, 陈超, 李庆华, 赵昕. 超高韧性水泥基复合材料动态压缩力学性能的数值模拟研究[J]. 工程力学, 2019, 36(9): 50-59. |
[2] | 金浏, 郝慧敏, 张仁波, 杜修力. 高温下混凝土动态压缩行为细观数值研究[J]. 工程力学, 2019, 36(6): 70-78,118. |
[3] | 金浏, 余文轩, 杜修力, 张帅, 杨旺贤, 李冬. 基于细观模拟的混凝土动态压缩强度尺寸效应研究[J]. 工程力学, 2019, 36(11): 50-61. |
[4] | 唐琼, 李易, 陆新征, 闫维明. 多螺箍筋柱轴压承载力研究[J]. 工程力学, 2018, 35(S1): 166-171. |
[5] | 张健, 赵桂平, 卢天健. 梯度泡沫金属的冲击吸能特性[J]. 工程力学, 2016, 33(8): 211-220. |
[6] | 黄维, 钱江, 周知. 考虑混凝土不同约束效应的型钢混凝土柱抗震性能模拟研究[J]. 工程力学, 2016, 33(5): 157-165. |
[7] | 张泷, 刘耀儒, 杨强, 吕庆超. 基于不可逆内变量热力学的岩石材料粘弹-粘塑性本构方程[J]. 工程力学, 2015, 32(9): 34-41. |
[8] | 史栋勇, 胡平, 盈亮, 申国哲, 刘文权. 基于动力显式算法的热成形数值模拟预测[J]. 工程力学, 2014, 31(12): 186-192. |
[9] | 邓高涛,王焕然,陈大年. 一种钢板材料动态拉伸本构方程确定以及试件尺度效应研究[J]. 工程力学, 2014, 31(1): 236-242. |
[10] | 李 忱;杨桂通;黄执中. 各向同性弹性介质非线性本构方程[J]. 工程力学, 2010, 27(增刊I): 1-005,. |
[11] | 熊辉霞;司马玉洲;张耀庭. 基于损伤理论的预应力混凝土梁弹性模量分析[J]. 工程力学, 2010, 27(增刊Ⅱ): 217-220,. |
[12] | 曾 森;陈少峰;曲 婷;王焕定. 大位移小转角空间曲梁的弹性力学方程[J]. 工程力学, 2010, 27(12): 14-020. |
[13] | 舒 阳;舒思齐. 计算智能在微尺度力学研究中的应用[J]. 工程力学, 2009, 26(6): 10-015. |
[14] | 郎风超;邢永明;朱 静. 应用纳米压痕技术研究表面纳米化后316L 不锈钢力学性能[J]. 工程力学, 2008, 25(10): 0-071. |
[15] | 康希良;赵鸿铁;薛建阳;陈宗平. 钢管混凝土柱组合轴压刚度的理论分析[J]. 工程力学, 2007, 24(1): 0-105. |
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《工程力学》杂志社
2018年11月15日