对有代表性、用途广泛的8种国产钛合金进行多种条件下的疲劳试验，并用扫描电镜和透射电镜分析断口形貌和组织结构，把宏观性能和微观机理结合起来，提出钛合金疲劳损伤和寿命预测的理论模型。除了金属疲劳过程的一般规律外，工业纯钛和钛合金中的α相因具有六方晶体结构而其自身特点，即在循环变形中有孪晶形成，且常伴随有微裂纹，这是钛合金疲劳损伤和性能退化的重要机理。此外，在热循环中也有孪晶形成。但孪晶也有积极的作用。工业纯钛和某些α钛合金在低温直至液氮温度，不仅强度提高，其塑性也提高，我们称之为“孪生诱导塑性”。理论和实验证明：加入能降低α相中层错能的合金元素，就能获得轻质、高强、高韧、低温疲劳性能好的钛合金。 2100433B

随着地球地震活跃期的来临，在我国西部大开发建设的背景下，为了保证强震作用下隧道特别是抗震最薄弱部分的明洞段安全，亟需相应的减震机理与灾害控制对策研究。采用资料调研、数值模拟和模型试验等方法，本课题深入研究了隧道洞口段的地震响应机理及减震对策。 （1）通过文献资料的广泛搜集，明确隧道洞口段的破坏形式可分为：①边坡失稳破坏导致的崩塌、滑落造成其变形和压损；②隧道门墙壁的破损、倾斜、开裂等问题；③隧道过断层段的错动。 （2）结合模型试验和数值分析的方法，研究仰坡角度、衬砌刚度，减震缝间隔对隧道结构地震响应的影响，得出结论有：①过大的衬砌刚度对衬砌的受力不利，在保证静力荷载和变形的条件下，适当减小衬砌的刚度可以吸收地震荷载的能量，对隧道抗震更有利。②无配筋衬砌相比有配筋衬砌的峰值弯矩大，明洞以及洞口附近衬砌应予以配筋。③仰坡坡度越大，洞口段上覆土层越厚，其惯性力和主动压力越大，衬砌附加弯矩峰值越大。在洞口处可以通过接长明洞来减小仰坡坡度，从而减小衬砌的受力，同时还可以预防地震引起的滑坡、落石等次生灾害。④洞口附近设置减震缝可以改善衬砌的受力，降低受力集中，使衬砌受力更均匀。 （3）借助模型试验和数值方法研究上部滑移隔震、下部滑移隔震、下部碎石减震、全包减震、隔震层 下部碎石减震五种措施的减震效果，得出设置隔震层和下部碎石对衬砌的减震作用明显，下部碎石减震作用更为有效。洞门附近可以对基底进行处理，这不仅可以增加基底承载力并且可以起到一定的隔震作用。 本课题研究成果有助于提高隧道结构抗的抗减震，可为相关工程设计与施工提供指导，亦可为今后规范和标准的制定提供理论和技术支持。 2100433B

电磁铆接是一种将电磁能转化为机械能使铆钉发生塑性变形的新型铆接方法，其铆钉变形机理与普通铆接不同。为了揭示钛合金铆钉变形机理，实现钛合金和复合材料结构连接及大直径铆钉和难成形材料铆钉的成形。本项目采用数值模拟与试验研究方法，运用宏观与微观分析相结合的手段进行。建立了TA1铆钉材料动态本构关系；实现了电磁铆接过程电磁场与铆钉变形松散耦合的数值模拟；获得了铆钉动态变形特性；研制了加载速率测试系统和低电压铆接原理样机；掌握了各参数（电参数和工艺参数）对电磁场和铆钉变形的影响规律；探索了不同加载方式下材料微观组织的演变规律。研究结果表明：TA1为应变速率和温度敏感材料，随着应变率的增加，其屈服应力增加。随着温度增加，其屈服应力减小。考虑应变率和应变历史对变形的影响，建立了修正的动态本构模型。建立的松散耦合模型能有效地解决电磁铆接动态多场耦合问题，利用该模型能系统地研究各参数对电磁场和铆钉变形的影响，指导工艺试验。电磁铆接动态变形过程主要可分为整体自由镦粗和局部自由镦粗过程，镦头变形可分为难成形区、小变形区和大变形区。铆钉变形的关键在于控制镦头材料的轴向和径向流动。在准静态条件下，TA1铆钉以位错滑移的方式变形，其组织演化为晶粒碎化与动态回复交替进行的过程。在电磁铆接条件下，TA1铆钉以绝热剪切的方式变形，绝热剪切带的演化过程为亚晶转动动态再结晶过程。