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1. An experimental and numerical study of ductile failure under quasi-static and impact loadings of Inconel 718 nickel-base superalloy
铬镍铁718镍基高温合金在准静态及冲击载荷下的实验及数值模拟研究
翻译：李鑫
实验测试和数值模拟是研究材料力学行为的两种有效研究方法。在该文中，研究人员基于实验和数值方法研究了铬镍铁718镍基高温合金在不同温度下的弹道抗性。首先，研究人员在25oC、400oC和700oC下测试了铬镍铁718镍基高温合金的弹道冲击测试实验。随后，研究人员基于一个耦合了Lode角参数项的弹塑性损伤材料模型开展了相应的数值模拟研究。研究结果显示，Lode角对于合理预测材料的准静态加载及弹道冲击的损伤模式至关重要。该文研究结果充分展示了实验测试与数值模拟相结合的研究方法在研究材料力学行为过程中的必要性。
图1.（a）弹道冲击实验测试装置；（b）实验测试及数值仿真预测的初始速度-剩余速度曲线；（c）实验测试的损伤模式；（d）数值仿真预测的子弹侵彻过程。
Erice B, Pérez-Martín MJ, Gálvez F. An experimental and numerical study of ductile failure under quasi-static and impact loadings of Inconel 718 nickel-base superalloy. Int J Impact Eng 2014; 69. 11-24.
2. Experimental and numerical damage characterization of glass/polypropylene multidirectional laminates under quasi-static loading condition elastic foundation
准静态载荷下玻璃/聚丙烯多向层合板的实验和数值损伤表征
翻译：马瑞
聚丙烯（PP）作为一种热塑性塑料商品，当用连续玻璃纤维增强时，可提供经济高效的复合材料。然而，低玻璃化转变温度和制造诱导的PP半结晶形态对实验表征仍是一个很大的挑战，尤其是在多向层压板中损伤机制量化方面。此文在对玻璃纤维增强聚丙烯多向层合板在单轴准静态载荷作用下的损伤机理进行原位实验观察、量化和理论建模。采用两种立体数字图像相关系统（3D-DIC）测量全场应变，并从试样边缘量化损伤机制的程度。一个3D-DIC系统用于全场应变测量，其结果通过引伸计获得的结果进行验证。另一个3D-DIC系统用于在试样边缘进行原位损伤测量，并通过显微镜观测进行验证。通过不同铺层试验，研究了铺层厚度、离轴铺层方向和位置对损伤萌生和扩展的影响。为了验证实验测量结果，采用了一种基于物理变量的建模技术，用来预测损伤模式演变及其对层压板性能的影响。分别使用基于变分法和基于能量的失效准则的物理建模技术进一步验证了实验结果。即使在多个方向上存在铺层裂纹，变分法也可以考虑铺层裂纹对铺层水平和层压板水平有效性能的影响。此外，此文还基于能量的失效准则预测了损伤起始和传播。
图2. (a) 拉伸试验机和试验设备；(b)3D-DIC测量位移；(c) [0/90]2s层压板的裂纹检测方法和使用显微镜进行验证
Sommer J, Hajikazemi M, Baere ID, Paepegem WV. Experimental and numerical damage characterization of glass/polypropylene multidirectional laminates under quasi-static loading condition. Compos Struct 2022; DOI: https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2022.109569.
3. Compressive experimental method and properties of C/C composites underultra-high temperature environment
超高温环境下C/C复合材料的抗压实验方法和性能
翻译：南天
碳/碳（C/C）复合材料由于具有优越的耐高温性能有望作为服役于2800℃以上的结构材料。超高温（UHT）下的实验通常非常关键和苛刻。本文建立了使用焦耳加热和压缩载荷夹具同时进行的超高温抗压实验技术。试样的设计和验证是为了在测量部分实现均匀的温度和应变。本文研究了三向（3D）针刺、三维编织和四向（4D）编织的C/C复合材料在3100℃超高温下的抗压强度和失效行为。强度差异的失效模式和机制通过观测材料介观尺度的表面形态进行了说明。结果表明，狗骨形试样避免了在加载末端的压碎，从而在规整的部分表现出了失效。本文确定了三维和四维编织的C/C复合材料的抗压强度峰值的温度，同时发现C/C复合材料之间的差异与热处理温度有关。4D编织的C/C复合材料在3000℃以上出现了升华现象，抗压强度下降了50%以上。
图3. 试样的形状和尺寸和三维针刺C/C复合材料的高温力学实验：（a）测试系统；（b）高温下的样品；（c）完整的样品表面；（e）裂纹的产生；（f）裂纹的扩展。
Chenghai Xu, Fajun Yi, Songhe Meng, Yanyan Huo, Xinxing Han, Qiang Yang, Compressive experimental method and properties of C/C composites under ultra-high temperature environment, Journal of the European Ceramic Society, 42 (12), 2022, 4702-4711.
4. Temperature dependent fracture toughness of the particulate-reinforced ultra-high-temperature-ceramics considering effects of change in critical flaw size and plastic power
计及临界缺陷尺寸和塑性功对颗粒增强超高温陶瓷温度相关性断裂韧性的影响
翻译：郝翊
颗粒增强超高温陶瓷的断裂韧性并不随温度的增加而呈常数梯度下降。在高温下，微观结构的改变和脆韧转变的出现会影响材料的断裂韧性。在本文中，基于格里菲斯能量理论和最大储能的概念，提出了一个新的颗粒增强超高温陶瓷温度相关性断裂韧性模型。通过引入无量纲值，即材料在室温和高温下的临界缺陷尺寸比来考虑微观组织变化的影响。模型中考虑了塑性功的影响。值得注意的是，该模型没有任何拟合参数，只需要杨氏模量和比热容等一些基本的材料参数即可。复合材料在氩气或空气中的断裂韧性预测值和实验值吻合较好。
图4. （a）对于给定的,复合材料断裂韧性的预测值；（b）-30vol%SiC-2vol% 温度相关性断裂韧性；（c）-30vol%SiC 在空气中温度相关性断裂韧性；（d）-10vol%C 温度相关性断裂韧性
Wang R, Li D, Wang X, et al. Temperature dependent fracture toughness of the particulate-reinforced ultra-high-temperature-ceramics considering effects of change in critical flaw size and plastic power[J]. Composites Part B: Engineering, 2019, 158: 28-33.
5. Application of the charge simulation method to analysis of large deflections of elastic plates
电荷模拟法在弹性板大挠度分析中的应用
翻译：张寅枭
该文使用Berger方程与电荷模拟法，对矩形平板与等边三角形平板在均布载荷下的挠度分布进行了预测。首先，将Berger方程分解为两个二阶微分方程，并求解出其通解，通解为格林函数的形式，其分布形式与由点电荷产生的电场相同。挠度分布即为多个通解的线性叠加与特解之和。根据对称性条件，选取研究对象的代表性部分，并在上面选取一定数量的边界点，以及位于研究对象外的同等数量的源点，平板的挠度分布即可用各源点处点电荷产生的电场的线性叠加来表示。通过各边界点处的边界条件来确定各源点产生电场的系数，即可确定整个平板的挠度分布。对于矩形板和正三角形板，分别取其四分之一和一半（如图5（a）、（b）），并对源点的数量进行了收敛性分析。用该方法研究了不同正方形与长方形平板在不同边界条件下的最大挠度随等效载荷变化的情况（如图5（b）、（d））。通过和解析解的对比，证明了该方法具有足够的精度。
图5.（a）矩形平板等效模型；（b）正三角形平板等效模型；（c）不同边界条件正方形平板最大挠度随等效载荷变化趋势；（d）不同边界条件长方形平板最大挠度随等效载荷变化趋势；
K Kimura. Application of the charge simulation method to analysis of large deflections of elastic plates. J strain anal eng. 42(2007) 543-550.
6. Fracture analysis on a cracked elliptical hole with surface effect in magnetoelectroelastic solid
磁电弹性固体中具有表面效应的裂纹椭圆孔的断裂分析
翻译：公正
本文考虑了在磁电弹性固体中受反平面机械载荷和平面内电磁载荷作用的具有表面效应的裂纹椭圆孔的微观力学模型。利用表面弹性理论和解析函数的保角映射技术，给出了缺陷（裂纹和椭圆孔）周围广义磁电弹性应力场和裂纹尖端磁电弹性场强度因子的封闭解。基于严格解，研究了纳米尺度缺陷弱化固体的断裂特性。通过将现有精确解应用于典型例子，讨论了裂纹椭圆孔的尺寸、裂纹与孔的相互作用、椭圆孔的形状和施加的机械电磁载荷对MEE场强因子的影响。目前的分析结果和结论揭示了对多个相互作用纳米尺度缺陷削弱的MEE固体强度失效特征的更深入理解。
图6. (a) 无限磁电弹性固体中具有表面效应的裂纹椭圆孔示意图，(b) 无量纲应力强度因子随裂纹椭圆孔尺寸的变化， (c) 无量纲应力强度因子随裂纹相对长度的变化具有半圆形孔的悬臂四分之一圆形层压板，(d) 无量纲应力强度因子随椭圆孔形状比的变化。
J. Xiao, B. Xu, Y. Xu, F. Zhang. Fracture analysis on a cracked elliptical hole with surface effect in magnetoelectroelastic solid. Theoretical and Applied Fracture Mechanics. 2020; 107:102532.
