發(fā)布時間：2017-11-05 12:22

  本文關(guān)鍵詞：基于缺口環(huán)法和相對法評價材料在特殊條件下的彈性模量

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【摘要】：隨著各種先進材料在多種領(lǐng)域的快速發(fā)展,需要將具有不同功能的材料組裝復(fù)合后使用或開發(fā)高性能微觀尺度元件,從而使其能夠在各種特殊條件下安全服役并發(fā)揮作用,包括材料外部及其內(nèi)部的特殊條件。其中,彈性模量是材料的重要核心力學(xué)性能及結(jié)構(gòu)參數(shù)之一,對于材料設(shè)計與安全使用至關(guān)重要。本文發(fā)揮本課題組提出的相對法與缺口環(huán)法各自以及相結(jié)合的優(yōu)勢,開展材料在超高溫下彈性模量評價、管材涂層彈性模量評價及其他表征工作的理論分析及實驗研究。首先,本文利用相對法解決了超高溫下缺口環(huán)變形測量的難題,即通過對比缺口環(huán)試件和剛性圓板試件的橫梁位移差即可得到缺口環(huán)試件的真實變形,從而得到材料在1500℃以上的彈性模量。該方法解決了高溫及超高溫下變形難測量的世界性難題,且無需其他先進復(fù)雜設(shè)備儀器,實現(xiàn)了在此極端環(huán)境下材料彈性模量快速、高效、準(zhǔn)確、便捷的評價與表征。其次,基于管材涂層彈性模量較難評價的問題,本文結(jié)合相對法和缺口環(huán)法推導(dǎo)了三種管材涂層彈性模量的計算公式,用于評價石墨管材上CVD-SiC涂層的彈性模量。通過建立有涂層和無涂層缺口環(huán)試件之間的數(shù)學(xué)等價關(guān)系,測量二者間的彈性模量之比及壓縮位移之比即可得到管材涂層上的彈性模量。除了上述兩項結(jié)合相對法和缺口環(huán)法評價材料在特殊條件下的力學(xué)性能外,本文還針對單獨的缺口環(huán)法或相對法進行了一些相應(yīng)的延伸和拓展。1)本文將相對法測試高溫變形的原理引入三點彎曲法后用于評價低剛度材料在超高溫極端環(huán)境下的彈性模量,例如石墨。同時在此基礎(chǔ)之上,討論孔隙率對石墨在1500~2000℃范圍內(nèi)彈性模量的影響。結(jié)果表明孔隙對石墨的超高溫彈性模量具有正反兩方面影響,故存在一個最佳孔隙率使得石墨彈性模量的拐點溫度更高,且在2000℃后相比其他石墨具有較高的彈性模量。2)本文推導(dǎo)了閉口環(huán)法計算公式用于評價低剛度管材的彈性模量與彎曲強度,特別是纖維復(fù)合增強管材。作為缺口環(huán)法的重要補充內(nèi)容,兩種方法互補不足,可用于評價大多數(shù)管材的力學(xué)特征。3)本文在原有相對法測試涂層彈性模量的基礎(chǔ)上進行延伸,推導(dǎo)出可以評價涂層在水平方向的彈性模量的計算公式,進一步完善了涂層在不同方向上的力學(xué)性能的表征與評價方法。
【學(xué)位授予單位】：中國建筑材料科學(xué)研究總院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB30

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1 劉釗;基于缺口環(huán)法和相對法評價材料在特殊條件下的彈性模量[D];中國建筑材料科學(xué)研究總院;2016年

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本文編號：1144190