一种低孔隙率材料负泊松比性能测试实验研究

发布时间：2022-01-02 13:20

　　为使学生充分理解材料负泊松比这一奇特的力学行为,针对一种含周期性异形孔的低孔隙率材料,开展其负泊松比性能测试实验研究。首先构建含周期性异形孔的低孔隙率材料的参数化模型,通过有限元方法开展仿真实验,计算有限尺寸的低孔隙率结构的等效泊松比。利用DIC数字图像相关技术对负泊松比材料开展实验研究,通过实验验证了低孔隙率负泊松比结构的拉胀特性,实验结果也验证了数值仿真实验的正确性。通过科研实践与教学实验结合,提高了教学效果,有效地激发了学生的学习积极性,提升了学生利用实验方法处理实际科研问题的能力。 

【文章来源】：实验室科学. 2019,22(03)

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

ψ=10%图2三种具有不同几何参数的典型低孔隙率结构示意图(a)

值接近于－1，即在轴向拉伸(压缩)载荷作用下结构的横向膨胀(收缩)明显。表1三种典型低孔隙率结构的等效泊松比模型泊松比ν模型1(L2/L0=0．4，ψ=4%)0．025模型2(L2/L0=0．8，ψ=10%)－0．855模型3(L2/L0=0．9，ψ=10%)－0．9382试件制备与实验验证2．1数字图像相关方法DIC数字图像相关技术(DigitalImageCorrela-tion)，又称为数字散斑相关法，是一种通过处理变形前后被测对象表面的数字图像直接获得位移信息的方法。如图4所示，通常将变形前的数字图像称为“参考图像(ＲeferenceImage)”，变形后的数字图像称为“变形后图像(DeformedImage)”。在参考图像中取以某待求点(x，y)为中心的(2M+1)×(2M+1)像素点大小的矩形参考图像子区，在变形后图像中通过一定的搜索方法按预先定义的互相关函数来进行相关计算，寻找与参考图像子区的相关最大或最小(取决于所选择的相关函数)的以(x＇，y＇)为中心的目标图像子区，以确定参考图像子区的位移(u，v)。在利用数字图像相关进行实际计算时，通常将参考图像中间的待计算区域划分成虚拟网格形式，通过计算每个网格节点的位移以得到全场位移信息。为提高位移测量的空间分辨率，网格节点间距离(计算步长)通常取在2～10像素点之间。图4变形前后图像子区示意图2．2试件制备为了实际观测到结构的拉胀行为，我们对上述的模型2进行验样件制备和实验验证。采用数控线切割方法制备了2个基于#304不锈钢的含异形孔的低孔隙率负泊松比结构件，其中由于结构件两端设计了夹持端，因此结构件的实际孔?

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于数字散斑相关法的蜂窝板拉伸力学性能测试[J]. 赵兵,王广飞,栾旭,梁军.  失效分析与预防. 2017(02)
[2]基于环形蜂窝芯结构的负泊松比机械超材料[J]. 蒋伟,马华,王军,王甲富,冯明德,屈绍波.  科学通报. 2016(13)
[3]三维数字图像相关法及其在水泥基材料变形研究中的应用[J]. 张宾,陈阳,韦江雄,张同生,余其俊.  电子显微学报. 2015(06)
[4]负泊松比蜂窝芯非线性等效弹性模量研究[J]. 鲁超,李永新,吴金玺,刘明,李天齐.  中国机械工程. 2014(11)
[5]数字散斑相关法及其在材料强度测试中的应用[J]. 米红林.  激光杂志. 2014(04)
[6]负泊松比结构纺织材料的研究进展[J]. 周铭,杜赵群.  纺织学报. 2014(02)
[7]基于学科特点的研究型实验教学模式建设[J]. 冯根生,冯婷,杜春荣.  实验技术与管理. 2012(03)
[8]数字散斑相关方法与应用研究进展[J]. 王怀文,亢一澜,谢和平.  力学进展. 2005(02)



本文编号：3564248