【黄俊宇】冲击载荷下颗粒材料多尺度变形行为和颗粒破碎特性研究71页PPT
颗粒的物性.ppt
7.5
6.0 ~9.0 8.5
121.80R0 ( Dm7857in..00)00
125.00 13.00
9.0 ~10.0 9.5 10.0 ~11.0 10.5
5.67R(
4.00
Dm9926a..x6677)
07.33 3.33
11.0 ~12.0 11.5
2.00
98.67
1.33
12.0 ~13.0 12.5
分布系统。在运用平均粒径时必须指明是哪一种粒径，否则将导致
加权平均粒径
错误的结论（为什么？）
粒度分布的平均粒径
几何平均粒径Dg
lDggDg (DDmapnxf)(1DN p) lg DDpfpdDp
Dm i n
调和平均粒径Dh
DDhhnDm /
a[x(fnD(Dp )p)1//
D(pf]/dDDp
若D(Dp)或 R(Dp)已知，其二阶导数为零，可求出Dmod。
它反映分布对Da的分散程度。分布函数中的两个参数Da和完 全决定了粒度分布。
1.1.3 平均颗粒尺寸
概述 统计粒径
为了表征多分散粉体颗粒的大小，除了采用粒度分布之外，还
可数以学用平平均均粒径粒来径表示（人为定义）。采用平均粒径，实际上就是 在几某何一特平征均相似粒的径前提下，用假想的均匀系统来代替实际的非均匀
数理方中粉式的体也一中是个所多作占种为的多基比样准例的。。，粒有如度了整分粒理布度成的分表基布格准的、取数绘决据成于，曲粒就线度不、分难归布求纳的出相测这应定种的方粉函法体数。形如
用式显。的微某镜些法特测征定值粒，径如分平布均时粒常径用等个从数而基可准以；对用成沉品降粒法度时进用行质评量价基。准
。
高速冲击载荷下Mg-Li合金的动态裂纹扩展行为
第25卷 第5期2005年10月航 空 材 料 学 报J OURNAL OF A ERONAUT ICAL MAT ER I A LSV o.l 25,N o .5O ctober 2005高速冲击载荷下M g -L i 合金的动态裂纹扩展行为沙桂英1,2,徐永波2,韩恩厚2,于 涛1,刘 路2,高国忠2(1.沈阳航空工业学院材料工程系,沈阳110034;2.中科院金属研究所沈阳材料科学国家(联合)实验室,沈阳110016)摘要:利用H opk i nson 压杆实验装置对二种单相M g -L i 合金的三点弯曲试样进行了冲击实验,分析了不同结构M g -L i 合金的动态裂纹扩展特性及其微观断裂机制。
结果表明:在高速冲击条件下,单相M g -L i 合金的裂纹扩展主要是减速过程,且随L i 含量增加,由于合金组织结构的转变(hcp →bcc),加之合金中A l 的添加而沉淀的M gL i 2A l 与A l L i 粒子的作用,致使M g -L i 合金的裂纹扩展速度显著降低。
其中,M g -313L i 合金的最大裂纹扩展速度达1253137m /s ,而M g -14L i 合金的最大裂纹扩展速度为935156m /s 。
此外,在高速冲击条件下,M g -313L i 合金产生沿晶脆性断裂,而M g -14L i 合金主要为延性断裂。
关键词:M g -L i 合金;加载速率;裂纹扩展速度;断裂机制中图分类号:O 346.2 文献标识码:A 文章编号:1005-5053(2005)05-0050-04收稿日期:2004-12-06;修订日期:2005-03-15基金项目:国家自然科学基金(N o .50371089),航空科学基金(04G 54009)作者简介:沙桂英(1963-),女,教授,博士,(E -m ail)gysha @i m r .ac .cn 。
镁-锂合金具有与工程塑料可比拟的密度,是迄今为止发现的最轻的合金。
不同形状矿石单颗粒压缩破碎特性
第 54 卷第 9 期2023 年 9 月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.54 No.9Sep. 2023不同形状矿石单颗粒压缩破碎特性金爱兵1, 2，李木芽1, 2, 3，孙浩1, 2，唐坤林4，刘美辰1, 2，韦立昌1, 2(1. 北京科技大学 金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室，北京，100083；2. 北京科技大学 土木与资源工程学院，北京，100083；3. 苏州中材非金属矿工业设计研究院有限公司，江苏 苏州，215151；4. 中国恩菲工程技术有限公司，北京，100038)摘要：为了从宏观−细观角度探究不同形状矿石颗粒的破碎强度、破碎模式、碎块尺寸分布及断口表面形貌等破碎特性，首先，基于三维扫描技术重构矿石颗粒图像，获取颗粒形状参数；其次，定量表征矿石颗粒外部宏观层次轮廓形态及细观层次凹凸度；最后，对扫描后的几何平均粒径范围为20~45 mm 的不规则磁铁矿矿石颗粒进行单颗粒压缩破碎试验，并重构颗粒断口表面以定量探究断面粗糙度的影响因素。
研究结果表明：矿石颗粒的破碎强度分布可用Weibull 函数模型拟合，其中Weibull 参数m 为2.17，特征强度F 0为7.20 kN ；矿石颗粒破碎模式分为边部磨损、中部破碎、贯通缝破坏、随机开裂4种类型；中部破碎为主要破碎模式，占比为0.433，“第一尺寸碎块”及“第二尺寸碎块”质量分数分布均符合正态分布，均值分别在0.65和0.30左右；但当颗粒3个主维度长度接近时，颗粒不容易发生中部破碎。
以分形维数D 定量表征颗粒破碎断口表面粗糙度，当截面面积大于36 mm 2时，分形维数D 更稳定。
球度显著影响颗粒破碎断口表面平均分形维数D ˉ，扁平度、能量、棱角度及等效粒径4种因素影响程度次之且相近，延伸率的影响不存在统计学差异。
材料的力学性能课件05_冲击
SHPB冲击试验与应力波分析
SHPB实验原理是将试样夹持于两个 细长弹性杆(入射杆与透射杆)之间， 由圆柱形子弹以一定的速度撞击入射 弹性杆的另一端，产生压应力脉冲并 沿着入射弹性杆向试样方向传播。当 应力波传到入射杆与试样的界面时， 一部分反射回入射杆，另一部分对试 样加载并传向透射杆，通过贴在入射 杆与透射杆上的应变片可记录人射脉 冲，反射脉冲及透射脉冲。当材料在 受冲击时瞬间变形可近似地视为恒应 变率，由一维应力波理论可以确定试 样上的应变率、应力、应变。
材料的冲击破坏
载荷以高速度作用于材料的现象称为冲击。材料在冲击载荷作用下 发生的破坏与静载破坏有着不同的特点。冲击破坏过程中的应力波效应 是造成这一差异的主要根源。此外材料的应变率性效应也会对材料的冲 击破坏产生影响。设法在实验测试中将材料的应力波效应与应变率效应 解耦是测定材料动态本构关系的关键。
在变形观测方面，直到现代才建立起一些较可行的方法，如超高速照相、光弹法等， 但仍需改进。因此，冲击试验更多适用于测定材料的宏观平均抗冲击能力。
冲击试验与吸收能量
摆锤冲击试验 测定材料抵抗单次大能量冲击的能力
(a) Charpy冲击试验，试样处于三点弯曲受力状态 (b) Izod冲击试验，试样处于悬臂弯曲受力状态
SHPB冲击试验与应力波分析
C0v v C0
S (t)
EA 2 AS
i
(t)
r
(t)
t
(t)
S (t)
C0 lS
t 0
i
(t
)
r
(t
)
t
(t
)
dt
S
(t
)
C0 lS
i
(t)
r
(t)
冲击载荷作用下煤岩破碎与耗能规律实验研究
变率和应力波携带的能量均呈线性增长，而煤岩破碎耗散能则呈指数上升。通过对实验碎块进行
块度分维，发现随着应变率的提高，试件的耗散能密度快速增大，煤岩碎块的分形维数就越大，
块度越细，破坏的程度越剧烈。分形维数与应变率及耗散能密度之间呈对数增长的关系，即分形
维数增大的趋势变缓。
关键词 煤岩；分离式霍普金森压杆；动态冲击；能量耗散；分维
中图分类号 TD 315
文献标志码 A
DOI 10.13545/ki.jmse.2016.02.029
Experimental research on failure and energy dissipation law
of coal under impact load
ZHANG Wenqing，SHI Biming，MU Chaomin
第 33 卷 第 2 期 2016 年 03 月
采矿与安全工程学报 Journal of Mining & Safety Engineering
文章编号：1673-3363-(2016)02-0375-061
Vol.33 No.2 Mar．2016
冲击载荷作用下煤岩破碎与耗能规律实验研究
张文清，石必明，穆朝民
本文利用分离式霍普金森压杆装置(SHPB)对 煤岩进行不同载荷作用下的冲击压缩试验，结合岩 石动态冲击能量计算理论和分形理论，对煤岩试件 在中等应变率条件下破坏的能量耗散、破碎吸能、 破碎块度与应变率的关系进行了研究，分析了煤岩 在冲击破坏过程中的能量耗散及破碎块度分布特 征。
1 动态冲击实验
1.1 SHPB 压杆实验装置 本次实验是在安徽理工大学冲击实验室的 Φ75
本文利用分离式霍普金森压杆装置shpb对煤岩进行不同载荷作用下的冲击压缩试验结合岩石动态冲击能量计算理论和分形理论对煤岩试件在中等应变率条件下破坏的能量耗散破碎吸能破碎块度与应变率的关系进行了研究分析了煤岩在冲击破坏过程中的能量耗散及破碎块度分布特动态冲击实验11shpb压杆实验装置本次实验是在安徽理工大学冲击实验室的75mmshpb实验系统上完成装置示意如图1所示
堆石料流变试验的颗粒破碎研究
变试验 和普 通单 轴 固结 试 验 ， 析 了流变 所 引 起 的 分 破碎率 与 流变量 、 轴压 和流 变 时 间之 间的 关 系 。此
外分 析 了轴 向流 变变 形与 轴 向压力 之 间 的关 系及相 应 的流变 参数 与轴压 之 间的关 系。
１ 试验方案
试验 仪器 为大连 理工 大学研 制 的粗 粒土 大型 固
坝 内最 大沉 降变形 达 ７
。坝 体 的后 期 变 形 主要
包 括堆 石体 的流 变变形 以及 大坝 运行 期库水 位 变化
和降雨 等 干湿循 环引起 的堆 石料 湿化 变形 ｌＩ］ ２３。高 土石 坝后 期变 形会 引起 坝 体 应 力 分 布不 均 匀 ， 化 恶
心墙 及 面板应 力 变形 性 状 ， 致 心 墙 发生 水 力 劈 裂 导
堆 石 料 流 变 试 验 的 颗 粒 破 碎 研 究
王振兴 ， 迟世春 ， 王 峰
（ 连 理 工 大 学 建 设 工 程 学 部 ， 宁 大 连 １６２ ） 大 辽 １０４
摘
要 ：已有 的研究成果表 明堆石流变与颗粒 破碎有 关 ， 流变 引起 的净 破碎率 和流变之 间的关 系尚 但
不明确 。通过室 内大型流变试验 ， 分析 了流变引起 的颗粒破碎 ， 发现破碎率与最终流变量之 间存在 线性 函数关系 ， 破碎率与轴压之 间存在幂 函数关系 ； 轴向流变变 形与 时间之间 的关 系可 以用对数 函数表示 ， 相应 的流变参数与轴压之间呈 良好的线性关系 。
ｎ ａ ｐ ｅ ｓ ｒ ｓｌ ａ ｄ ａ ｉ ｒ ｓｕ ｅ ｉ ｉ ａ ． ｘ ｌ ｎｅ ｒ
Ｋｅ ｗｏ ｄ ｙ ｒ ｓ：ｒ ｃ ｆ ｌｍ ａ ｅ ｉ ｌ ｒ ｅ ｌ ｇ ｃ ｌｔｓ ；ｐａ ｔｃｅ ｂ ｅ ｋａ ｅ ｎ ｔｐａ ｔ ｌ ｒ ａ ｇ ｏ ｋ ＇ ｔｒａ ； ｈ ｏ ｏ ｉａ ｅ ｔ ｌ ｆ ｒ ｉｌ ｒ ａ ｇ ； ｅ ｒ ｉ ｅ ｂ ｅ ｋａ ｅ ｃ
多功能含能结构材料冲击反应行为及细观模拟研究
多功能含能结构材料冲击反应行为及细观模拟研究Aug. 29, 2012张先锋南京理工大学机械工程学院lynx@1主要内容研究背景及意义多功能含能结构材料冲击物态方程多组分混合物冲击物态方程计算多组分混合物冲击温度计算多功能含能结构材料冲击诱发化学反应模型基于冲击温升控制的冲击诱发化学模型冲击反应释能效率实验多功能含能结构材料冲击压缩细观模拟颗粒金属材料细观模型生成方法颗粒金属材料冲击压缩细观模拟多功能含能结构材料冲击压缩细观模拟下一步研究工作设想2反应颗粒金属混合物→Reactive Powder Metal Mixtures (RPMMs)通常由微米以及纳米尺寸的金属间颗粒混合物（如：Ni + Al），金属与O3）以及金属与聚合物（如Al + PTFE）组成。
金属氧化物（如Al+Fe2多功能含能结构材料→Multifunctional Energetic Structural Materials (MESMs) 在反应颗粒金属混合物的基础上，添加了用来提高材料强度的材料，如聚合物基体（如PTFE 和EPOXY）以及强度较高的金属材料（如W）。
MESMs特性释能特性强度特性其他特性3含能破片(反应式破片)4含能药形罩5释能原理：外界条件诱发材料发生化学反应释能条件爆炸加载温度加载冲击加载6MESMs冲击加载条件下产生的现象细观与宏观现象的联系细观尺度颗粒塑性变形微射流现象颗粒间熔合孔隙压实颗粒破碎宏观尺度材料温升材料释能7设计MESMs待研究的内容 材料种类材料配比材料颗粒尺寸材料颗粒空间排布材料孔隙率冲击加载条件材料制备释能效率 研究方法理论分析需要提供初始参数，定性分析实验方法时间域，花费高数值模拟方法空间域考虑MESMs的细观特性直接观测冲击压缩下细观尺度上的形态变化获得冲击压缩下细观尺度上温度、压力分布89冲击波物理方程()()c c E E VV P P −=−γ()()()[]200020V V S V V V C V P −−−=ps SU C U +=0 物态方程在物理学和热力学中，状态方程（英语：Equation of state ），也称物态方程，表达了热力学系统中若干个态函数参量之间的关系。
材料力学性能第三章PPT课件
下，在摆锤下落至最低位置处
将试样冲断，之后摆锤升值高
度H2。
摆锤在冲断试样时所做的功称 冲击吸收功 Ak 除以缺口底部
为冲击吸收功：
净横截面积 SN：
A KG (H 1H 2) K AK/SN
3-2 冲击弯曲和冲击韧性
冲击吸收功的意义
❖冲击实验中，冲断试样所吸收的冲击吸收 功是冲击截面附近材料累积消耗的断裂总 功。（忽略试样掷出、机身振动、空气阻力等）
PGy之前为塑性变形阶段；从 PGy开始进入塑性变形和形变强 化阶段（塑性变形只发生在缺口 附近局部范围，且缺口越尖锐， 参与塑性变形的体积越小，得到 的冲击功越低）。
韧性较高的材料，选择尖锐 缺口试样；韧性差的材料，选择 钝缺口试样甚至不开缺口。
3-1 冲击载荷下材料变形与断裂的特点
载荷达到Pmax时，缺口根 部开始横向收缩，承载面积减 小，试样承载能力降低，载荷 下降。在Pmax附近试样内部萌 生裂纹。
时间短；整个机件承受冲击能；与机件联接物 体的刚度。
通常假定冲击能全部转换成机件内的弹性能， 再按能量守恒法计算。 （3）材料的弹性行为及弹性模量对应变率无影响。
∵ 弹性变形的速度4982m/s（＞声速）, 普通摆锤冲击试验的绝对变形速度5～5.的特点
2. 影响冲击性能的微观因素
材料力学性能
第三章 材料在冲击载荷下 的力学性能
第三章 材料在冲击载荷下的力学性能
3-1 冲击载荷下材料变形与断裂的特点 3-2 冲击弯曲和冲击韧性 3-3 低温脆性
Company Logo
第三章 材料在冲击载荷下的力学性能
引言
冲击载荷与静载荷的主要区别在于加载速率。 加载速率：单位时间内应力增加的数值； 形变速率：单位时间内的形变量。分为绝对形 变速率和相对形变速率。