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关键词： 光纤   复合材料   应变传递   力学性能   有限元分析  

摘要： 复合材料具有质量轻、强度高、耐高温、耐腐蚀等优良的性能,广泛地应用于建筑、交通工具、航空航天等领域。在复合材料中埋入光纤传感系统所形成的智能复合材料,可以实时监测复合材料内部结构的变化,实现对材料的寿命预测。然而光纤埋入后会在一定程度上影响材料的连续性和完整性,形成“眼状”界面,从而对复合材料的力学性能以及传感器自身的应变传感性能带来负面影响。本文以“眼状”界面的埋入式光纤智能复合材料为例,对光纤的应变传感性能和复合材料的力学性能展开研究,研究包括以下内容:(1)以“眼状”界面下的应变传递几何模型为基础,对“眼状”界面进行合理简化,建立了简化界面的应变传递几何模型,并采用合理假设,对简化界面的埋入式光纤的应变传递率进行理论分析。(2)通过有限元分析和实验对简化界面模型进行验证,结果表明简化后的模型可以应用于埋入式光纤智能复合材料的应变传递分析。相比于简化界面模型,“眼状”界面模型进行力学性能分析时的结果更为精确,故选择“眼状”界面模型对光纤智能复合材料进行力学性能分析。(3)考虑光纤埋入位置、数量、距离以及复合材料铺层方向等因素,从理论上研究各因素对界面形状的影响以及其对复合材料弯曲性能和拉伸性能的影响,为埋入式光纤智能复合材料的制作提供指导依据。

关键词： 磷酸镁水泥   PVA纤维   矿物掺料   断裂能   拉伸性能  

摘要： 磷酸镁水泥（MPC）是一种新型无机胶凝材料,具有早期强度高、快硬快凝、粘结性能优异、耐火性突出、体积稳定性好和温度适应性好等独特的性能,但与普通硅酸盐水泥一样,MPC硬化属于脆性材料,限制了其应用范围。本文探索通过掺加PVA纤维和矿物掺料来配制具备应变硬化特征的高延性磷酸镁水泥基纤维复合材料,研究了单掺和双掺矿物掺料（粉煤灰、高炉矿渣和硅灰）对磷酸镁水泥和高延性磷酸镁水泥PVA纤维复合材料工作性能和力学性能的影响,采用SEM和XRD等测试了微观特性,分析了单掺和双掺矿物掺料对磷酸镁水泥力学性能的影响机理;采用基于断裂力学分析方法的应力和能量判定准则,分析了高延性磷酸镁水泥复合材料的应变硬化机理,建立了伪应变硬化性能指标与极限拉应变的关系,确定了伪应变硬化性能指标的阀值。主要研究内容和结论如下:（1）研究了单掺和双掺矿物掺料（粉煤灰、高炉矿渣和硅灰）对MPC净浆凝结时间、流动度和MPC砂浆抗压强度的影响。结果表明,掺入适量的粉煤灰可以改善MPC的凝结时间和流动度并提高MPC砂浆抗压强度,掺入30%粉煤灰的MPC砂浆抗压强度最高;掺入高炉矿渣对MPC净浆凝结时间和MPC砂浆抗压强度有不利的影响;掺入硅灰降低了MPC的工作性能,适量掺入硅灰可提高MPC砂浆抗压强度,5%硅灰的MPC砂浆抗压强度最高。与单掺相比,双掺粉煤灰和高炉矿渣对MPC砂浆的抗压强度没有改善作用,而双掺粉煤灰和硅灰可显著提高抗压强度。经过SEM和XRD等微观测试发现,30%粉煤灰、5%硅灰、双掺25%粉煤灰和5%硅灰的MPC基体微观结构致密,加入硅灰后生成了硅酸镁盐胶凝物质新的水化产物,增加了基体的密实度,提高了MPC砂浆抗压强度。（2）研究了单掺粉煤灰、单掺硅灰、双掺粉煤灰和硅灰对高延性MPC基复合材料工作性能和力学性能的影响,采用基于断裂力学分析方法的应力和能量判定准则,分析应变硬化机理、建立伪应变硬化性能指标与极限拉应变关系,结果表明:适量的矿物掺料（粉煤灰和硅灰）对高延性MPC基复合材料的工作性能和抗压强度均有改善作用。单掺粉煤灰、单掺硅灰、双掺粉煤灰和硅灰对微观力学性能有显著的影响,其伪应变硬化性能指标PSHσ和PSHJ与高延性MPC基复合材料的拉伸应变能力呈正相关关系。因此,从微观尺度上,可以用断裂韧性和纤维桥联能力来解释矿物掺料对高延性MPC基纤维复合材料的拉伸应变能力的影响。（3）建立了矿物掺料高延性磷酸镁水泥基纤维复合材料的微观力学指标与宏观力学指标的相互关系:在养护龄期为7d时,通过对比单掺粉煤灰、单掺硅灰、双掺粉煤灰和硅灰的微观力学指标与宏观力学指标的相互关系可知,伪应变硬化性能指标PSHσ和PSHJ要同时分别达到1.8和17以上,才具有应变硬化特征和3%以上的极限拉伸应变能力。对应的矿物掺料情况如下:1.单掺粉煤灰掺量在20%-50%;2.双掺粉煤灰和硅灰总替代量为40%,其中30%粉煤灰+10%硅灰和35%粉煤灰+5%硅灰。（4）研究了龄期对矿物掺料高延性磷酸镁水泥基纤维复合材料的抗压强度和拉伸性能的影响。随着养护龄期的增长（4h到28d）,MPC基纤维复合材料的抗压强度呈现逐渐增大的趋势,在7d内,抗压强度增加的幅度较大,7d的强度能达到28d的90%左右;MPC基纤维复合材料的极限拉应力和极限拉应变都随龄期增长呈现逐渐增大的趋势。

关键词： 硫铝酸盐水泥   碳纳米管   力学特性   纳米压痕   钙矾石  

摘要： 硫铝酸盐水泥以凝结硬化快、早强、耐腐蚀等诸多优点被广泛应用于路面与桥梁修补加固以及海工工程等领域,但该水泥后期强度低、易脆等缺陷,可使用纳米材料对硫铝酸盐水泥进行改善,提高硫铝酸盐水泥水化后的力学特性。本文借助聚乙烯吡咯烷酮和聚羧酸高效减水剂对碳纳米管进行分散,制备碳纳米管-硫铝酸盐水泥复合材料,研究碳纳米管对硫铝酸盐水泥的改性作用,并通过纳米压痕试验和分子动力学模拟研究碳纳米管对改善硫铝酸盐水泥复合材料力学性能微观机理。主要的研究结论如下。(1)利用聚乙烯吡咯烷酮(PVPK30)作为分散剂对碳纳米管进行分散,研究了分散剂浓度和超声时间对碳纳米管分散效果的影响,发现当分散剂浓度与碳纳米管浓度比例为1:4和超声时间为1h时,配置出碳纳米管的分散性和稳定性最好。(2)制备了不同水灰比的碳纳米管-硫铝酸盐水泥复合材料试块,经过28d养护后进行抗压抗折试验,结果表明当水灰比为0.25以及碳纳米管掺量为0.04%时的硫铝酸盐水泥试块的抗压和抗折强度达到最高,分别为113.3MPa和24.6MPa,较未掺碳纳米管试件增加了21.4%和41.7%;当碳纳米管掺量为0.04%相同,不同水灰比条件下,水灰比为0.40的碳纳米管-硫铝酸盐水泥复合材料的抗压和抗折强度最低,分别为92.4MPa和11.4MPa。(3)利用纳米压痕试验仪测试碳纳米管-硫铝酸盐水泥复合材料的弹性模量和硬度,试验表明随着碳纳米管浓度的增加,弹性模量均值和硬度均值出现先增加后减小趋势,当碳纳米管掺量为0.04%时,弹性模量均值和硬度均值达到最大分别为37.977GPa和1.836GPa,较未掺加碳纳米管试件分别增加了50.4%和12.4%。(4)利用分子动力学软件对碳纳米管-硫铝酸盐水泥复合材料的主要水化产物钙矾石晶体以及碳纳米管/钙矾石晶体进行了建模和计算,结果表明1a×1b×1c钙矾石单胞的弹性模量为60.18GPa,泊松比为0.32;2a×2b×2c钙矾石超胞的弹性模量和泊松比分别为59.05GPa和0.32;3a×3b×3c钙矾石超胞的弹性模量和泊松分别比为59.20GPa和0.32,不同尺寸的钙矾石晶胞弹性模量和泊松比较为近似。碳纳米管/钙矾石复合材料的弹性模量值为74.08GPa,泊松比为0.32。

关键词： 镁基纳米复合材料   分子动力学模拟   单轴拉伸   冲击压缩   不同纳米增强体  

摘要： 镁合金由于密度低、比强度和比刚度高,以及优异的减振性能等在航空航天、汽车和军工等领域具有广阔的应用价值,但强度不高、高温性能和塑性成形性差,容易发生脆性断裂,限制了其在工业中的广泛应用。近年来,关于不同纳米增强体增强镁基复合材料力学性能的研究日益增多.但是研究主要集中在静动态力学性能实验方面,而在其纳米力学行为、微观增强机理及变形失效模式方面缺少更深层次的理论研究,因此本文基于分子动力学(molecular dynamics,MD)方法,模拟研究了碳纳米管(carbon nanotubes,CNTs)、石墨烯纳米片(graphene nanoplatelet,GNPs)及纳米立方碳化硅颗粒(β-SiC)增强镁基复合材料在拉伸和冲击压缩载荷下的力学响应,系统分析了镁基复合材料纳米增强机理和变形失效模式。本文的主要研究内容及成果如下:(1)模拟分析了不同因素对CNTs与表面镀镍CNTs(Ni-CNTs)从Mg基体中拔出行为和界面强度的影响,得到了手性参数、直径、壁数及镀镍原子百分数对拔出力和界面剪切应力的影响规律,对Mg团簇与CNT、Ni-CNT之间的润湿性进行了理论计算,揭示了 Ni镀层增大复合材料力学性能的物理机制;基于CNT和Ni-CNT从基体中的斜拔拟合得到了指数形式的界面内聚力(cohesive zone model,CZM)参数并验证其准确性。结果表明:CNT的拔出力与CNT的直径成正比关系,但手性参数和长度对拔出力的大小没有影响;Ni镀层使增强体与基体间的润湿性和界面结合强度增大;根据Ni-CNT斜拔的应力-张开位移之间的关系进一步拟合了增强体与基体之间的界面内聚力参数,且有限元模拟结果和实验数据的一致性对比分析证明了 MD模拟得到的CZM参数的可行性。(2)建立了不同碳纳米材料(CNTs、GNPs)增强单晶镁基复合材料原子尺度的计算模型,研究了其在不同温度和应变率及温度-应变率耦合作用下的拉伸力学行为,对比分析了不同碳纳米材料几何参数、表面镀镍层等对复合材料力学性能的影响,并基于拉伸变形过程中不同碳纳米材料增强纯镁基复合材料的应力-应变关系和微观结构演化,探究了该类复合材料的增强机制。基于原子结构模型的模拟结果表明:不同直径表面镀镍碳纳米管增强单晶镁(Ni-CNTs/Mg)复合材料均较单晶镁基体拉伸性能有较大提高,模拟得到的弹性模量值和理论值吻合良好,证明了模型的有效性。此外,Ni-CNTs/Mg复合材料的力学性能还表现出了温度软化效应和应变率硬化效应,低温高应变率或高温低应变率对复合材料的拉伸性能影响较大。而对于镀镍石墨烯增强镁基(Ni-GNP-Ni/Mg)复合材料,其增强的拉伸性能主要依赖于GNPs的层数,温度也对拉伸性能有明显的影响。该类复合材料的增强机制主要表现为界面提高的载荷传递及位错强化。(3)研究分析了多晶镁(polyMg)、β-SiC增强多晶镁(β-SiC/polyMg)复合材料和纳米混杂增强体(Ni-CNTs+β-SiC)增强多晶镁((Ni-CNTs+β-SiC)/polyMg)复合材料的拉伸力学行为,探究了上述混杂增强体的协同增强效应。研究结果表明:在基体力学性能表现为正Hall-Petch效应条件下(晶粒尺寸>10nm),复合材料的弹性模量和流动应力随着β-SiC纳米颗粒增强相体积分数(11～17vol.%)的增大而增大。当β-SiC/polyMg复合材料中添加随机分布的体积分数为2%的Ni-CNTs后,混杂增强复合材料较单一β-SiC纳米颗粒增强复合材料力学性能均有不同程度的提高。当纳米β-SiC与Ni-CNTs混杂体积比为5.5:1时,其弹性模量、屈服强度及流动应力分别较基体提高35.92%、37.93%和19.27%。这与混杂增强时,二者在载荷传递、纳米增强体在基体中的相对均匀分散、界面强化、以及增强相与位错间相互作用等方面之间的协同发挥作用有关。研究结果为混杂纳米增强镁基复合材料的研究提供了一种新的研究思路。(4)使用MD方法系统模拟研究了多晶镁和随机分布的Ni-GNPs-Ni/polyMg复合材料的冲击压缩行为,探讨了冲击速度、初始温度、纳米石墨烯体积分数及分布等对多晶镁在冲击压缩下微结构演化、塑性变形机理及冲击波阵面结构的影响。研究结果表明:多晶镁在冲击压缩下的主要塑性变形机制表现为晶界滑移和晶粒旋转,随后晶粒内形成的位错、孪晶等主导了后期的塑性变形,冲击压缩后最终的微观结构为晶粒内部主要为HCP结构原子,孪晶和堆垛层错会从晶界处滑移穿过整个晶粒到达对应的晶界处。同时发现对于Ni-GNPs-Ni/polyMg复合材料,复合材料的冲击压力及冲击波阵面宽度较多晶镁增大,而且随着增强体体积分数的增加和团聚体的减少而增大,这与复合材料发射位错的临界分切应力增大、以及与晶界相关的塑性变形有关

关键词： 材料力学   混合式教学   教学模式   多元化教学  

摘要： 结合材料力学特点,针对我校各专业开设材料力学的不同需求,材料力学采用混合式教学模式,确定线上求同线下存异的指导思想,搭建各个专业线上共享平台,同时制定符合各专业的线下各教学环节,让材料力学课程适应多元化教学需求。

关键词： 高地温隧道   变温养护   温湿度耦合   界面力学   本构模型  

摘要： 近年来随着人类活动范围的扩大以及我国隧道修建技术的飞速发展,隧道工程日益向深埋、特长化方向发展,从而需要穿越更多复杂地质区段。在地质作用强烈的区域,高地温等不良地质现象对隧道工程的安全影响已愈发显著。当隧道埋深较大或穿越导热断层时,围岩温度会显著升高,这类隧道被称为高地温隧道。为了保障高地温隧道内的正常施工作业环境,通常要采取一定的持续降温措施。此时,隧道支护材料的凝结硬化及支护结构界面往往要经历从高温到常温的变温过程,加上洞内湿度差异的影响,引起了其力学性质劣化,承载力下降等工程问题。然而,目前国内外在高地温隧道研究中,一方面均采用的是恒温养护方法研究支护材料和界面的力学性能,不符合隧道内温度场随施工进程而变化的客观事实,且较少考虑环境温湿度耦合作用。另一方面对于高地温隧道开挖环境变化及其影响机制缺乏明确认识,有关高地温隧道支护材料及支护结构界面系统性的基础研究成果较少。为此,本文针对高地温隧道初期支护采用文献调研、现场测试、室内试验、理论分析及数值模拟等综合研究方法,开展了高地温隧道支护材料力学特性及结构界面本构模型研究。论文首先对高地温隧道开挖环境变化和温度场演化规律进行了大量调研测试及理论分析,提出了高地温隧道支护材料变温养护模式。在此基础上开展了高地温环境下水泥基材料力学和微观特性;喷射混凝土-围岩界面、围岩-砂浆-锚杆界面和型钢-混凝土界面力学特性及本构模型研究。研究取得以下成果:(1)基于高地温隧道开挖环境特征及温度场变化规律,明确了高地温环境的主要影响因素。通过非稳态导热微分理论及有限差分,建立了高地温隧道温度场理论计算模型,探明了高地温隧道围岩-支护结构温度变化规律,提出了高地温隧道支护结构材料的高温变温养护方法。(2)通过室内力学强度试验和扫描电镜,XRD衍射及TGA热重等微观测试试验,探明了高地温环境变温养护条件下支护材料力学特性及影响机理。提出了高地温环境下考虑温湿度耦合作用的支护材料强度计算公式。(3)通过变温养护条件下的喷射混凝土-围岩界面剪切试验及界面SEM试验,探明了高地温隧道喷射混凝土-围岩复合支护结构的界面剪切破坏特征及粘结损伤机理,得出了喷射混凝土-围岩界面剪切力学特性及特征参数随法向应力和温度的变化规律。基于混凝土随机损伤力学原理,提出了高地温隧道喷射混凝土-围岩界面剪切本构模型。(4)通过变温养护条件下的锚固系统(围岩-砂浆-锚杆)拉拔试验及界面CT扫描试验,探明了高地温环境下锚固复合体的破坏机理及失效模式,得出了温湿度耦合作用下锚固体系力学特性变化规律。基于高地温环境下灌浆料的力学变形特性和锚固结构弹性体平衡微分方程,建立了考虑残余强度的高地温隧道全长粘结锚杆界面剪切滑移本构模型。(5)通过变温养护条件下的型钢-混凝土构件推出试验,探明了高地温环境下型钢-混凝土的界面粘结破坏机理及裂缝演化规律。得出了温湿度耦合作用下型钢-混凝土界面力学特性变化规律。基于型钢-混凝土粘结滑移机理和高地温环境下喷射混凝土的力学变形特性,提出了基于随机损伤力学的弹-摩微元体并联力学模型,建立了考虑残余粘结强度的高地温隧道型钢-混凝土界面粘结滑移本构模型。

关键词： 纳米材料   分子动力学   石墨烯   二氧化硅   水化硅酸钙   力学性能  

摘要： 纳米材料有着优异的力学性能且在工程中有着巨大的应用潜力。石墨烯作为备受关注的二维纳米材料,具有优异的力学、电学、磁学、热学及光学等性能,这些独特的优势使得石墨烯在多种领域有着极大的应用前景。石墨烯是碳原子以sp2杂化方式形成六边形碳环并在平面内无限拓展延伸构成的,这种结构在平面方向上具有稳定的力学性能,是目前已知的强度最大的材料。水泥基材料作为建筑材料的主要构成部分,其力学性能将对整个建筑结构起着至关重要的作用。因此,获得具有更好力学性能的水泥基材料也是研究者们不断追求的目标。研究者对石墨烯/水泥基纳米材料展开了一系列的探究,但仅局限在对实验现象的观察上,对石墨烯和水泥在微纳观层次上的相互作用和结合机理还有待开展更详细的探究。本文以二氧化硅和水化硅酸钙等水泥的主要成分为分子结构模型,在微观层面上探究了掺入石墨烯后的水泥基材料在拉伸、剪切、压缩荷载作用下的力学性能的变化和破坏机制,对比分析了带缺陷的多孔石墨烯的掺入对水泥基材料力学性能的影响,对更加复杂的模型的模拟研究进行了一定程度的改进。全文主要结论如下:（1）在石墨烯结构中引入孔状缺陷后,其极限应变随着缺陷的增加单调递减,随后在一定的缺陷占比范围内极限应变会在略低的固定值附近保持小幅变动,而杨氏模量和极限应力则随着缺陷的增加而单调递减。最重要的是,在很大的缺陷占比范围内,其极限应力和杨氏模量都比水泥基材料要高,表明这类低成本的缺陷或无序石墨烯结构可用于有效提高工程结构的机械强度及极限承载范围。（2）基于上述基础,本文进一步将多孔石墨烯分散到二氧化硅间隙中形成复合结构,通过模拟得到的应力-应变曲线证明多孔石墨烯提升了复合材料的力学性能。在此基础上,本文通过调控缺陷浓度、加载方式、多孔石墨烯体积分数和界面粗糙度等参数,系统性的探索了调控水泥基结构力学性能的多种方式。本文结果表明,多孔石墨烯的参杂能有效提高水泥基材料的强度及塑性特性。对复合结构界面处的局部应力状态的观测表明,石墨烯对二氧化硅表面层施加了拉伸应力,揭示了本文研究发现的复合材料极限应力减小的原因。而缺陷浓度、粗糙度的改变则增加了石墨烯和二氧化硅的界面的相互作用,拉伸和剪切性能都有较大的提升。压缩性能的提升不够显著,但是水泥基材料本身的压缩性能比较强,因此从整体来看,复合材料的力学性能是有较大的提升的。这些研究结果可以为低成本缺陷石墨烯增强水泥基材料提供理论基础。（3）作为水泥基的另一主要成分,水化硅酸钙的分子模拟仍是目前学术界的研究前沿,其结构和力学模型的研究均为挑战课题。本文采用了MIT课题组的水化硅酸钙分子结构模型作为研究对象,然而该结构的势函数模型在原子间距过近时趋向负值,与真实物理图像相悖,为解决这一问题,本文对Buckingham函数进行了部分修正。修正后的势函数对水化硅酸钙的模拟结果表明修正切实有效。更重要的是,该修正解决了由于非物理函数图像导致的结构塌缩等异常输出。本文最后对后续的水化硅酸钙与石墨烯的模拟进行了展望。

关键词： 增材制造   高温激光选区烧结   聚醚醚酮   复合材料   骨植入支架  

摘要： 聚醚醚酮(Polyetheretherketone,PEEK)具有优良的机械性能,弹性模量与人体皮质骨接近,可有效避免应力遮挡造成的骨组织吸收。但其本身不具备生物活性,与骨组织间的整合能力较差,限制了其临床应用。钽(Tantalum,Ta)、铌(Niobium,Nb)具有良好的生物活性,能有效诱导骨组织分化。为此,本文制备了PEEK/Ta/Nb复合粉末材料,通过高温激光选区烧结(High TemperatureSelective Laser Sintering,HT-SLS)增材制造技术成形复合材料多孔点阵结构,系统研究了PEEK/Ta/Nb复合材料的成形工艺、力学性能与骨整合性能。分析了HT-SLS粉床温度控制对PEEK拉伸性能的影响,研究PEEK/Ta/Nb的HT-SLS成形工艺及制件力学性能。结果表明,PEEK拉伸强度随着粉床温度的增加而升高,随着降温速率的增加而降低。其中,在粉床温度为330℃的条件下保温1.5 h时,PEEK制件的拉伸强度达到最高值69.42±2.81 MPa。PEEK/Ta/Nb复合材料的成形温度较PEEK略微降低,加入Ta、Nb后制件的力学性能有不同程度的提升,同时加入Ta/Nb的复合材料性能最佳,拉伸强度与弹性模量达到70.36±3.20 MPa与1726.42±57.42 MPa。制备了三周期极小曲面Gyroid梯度点阵PEEK/Ta/Nb生物支架,研究了复合材料支架的压缩性能并阐明了结构断裂机制,并分析了Ta、Nb对PEEK生物相容性及骨整合性能的影响规律。研究表明,PEEK/Ta、PEEK/Nb与PEEK/Ta/Nb的屈服强度较PEEK(1.19 MPa)分别提升了23.5%、6.7%与44.5%。研究了PEEK/Ta/Nb复合材料的生物活性和骨整合能力。细胞增殖实验表明,第一天PEEK/Ta/Nb组活性细胞数量较PEEK组增加12.7%。四天后,各组活性细胞数量增加至少2.19倍,表明复合材料对细胞的增殖分化具有明显的促进作用。Ta、Nb在术后前期具有明显的成骨诱导作用,可以加快骨缺损的修复速度。本论文研究了PEEK及其复合材料的HT-SLS成形工艺与性能,制备出个性化骨科植入PEEK/Ta/Nb生物支架,可解决骨科中因个体化差异导致的疑难手术需求,对于推动增材制造与生物医学的学科融合发展具有一定意义。

关键词： 连续压入测试   奥氏体不锈钢   塑性硬化   力学参量   焊接接头  

摘要： 核电焊接结构在加工过程中产生的塑性硬化会引起材料局部区域力学性能的改变,而准确的材料力学性能对焊接结构完整性的评价具有重要意义。针对传统拉伸试验难以获取焊接材料区域精确的力学性能,鉴于焊接接头局部复杂的力学不均匀状态在实验室中难以模拟,本文将核电焊接结构在制造加工过程中的塑性硬化简化为材料不同程度的预拉伸变形,提出了一种连续压入过程分析和弹塑性有限元反演分析相结合的材料力学性能获取方法,有效表征不同预拉伸率材料的力学参量,并应用于核电异种金属焊接接头不均匀材料局部微区的力学性能检测。本文的主要研究内容如下:(1)针对压入试验过程中材料的压入变形情况以及压痕区域的“堆积/沉陷”现象,在载荷-深度曲线中的压痕信息量与材料真实力学响应关联性的详细分析基础上,借助线硬化本构关系表征相关材料的塑性力学参量。(2)在压入试验系统中对不同预拉伸率下的304奥氏体不锈钢进行连续球形压入测试,比较分析其宏观压痕形貌,结合载荷-深度曲线识别材料在不同预拉伸变形情况下的压痕响应参数对其塑性阶段的力学变化进行有效表征,并与拉伸试验结果进行验证。(3)利用ABAQUS有限元软件建立了连续球形压入的三维有限元反演模型,通过分析不同预拉伸变形情况下被测材料的压痕响应变化,研究塑性硬化对压痕区域堆积量及材料力学性能变化的影响,并结合线硬化本构关系表征不同预拉伸率下材料的力学参量变化。(4)以核电压力容器一回路安全端异种金属焊接接头为研究对象,通过对焊接熔合线附近局部区域进行连续球形压入测试,得到了距离焊接熔合线不同位置处的不均匀材料力学参数变化规律。