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聚碳酸酯高应变率分离式霍普金森压杆实验研究

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南京理工大学学报 2012年第3期36卷 529-533页

作者：孙朝翔鞠玉涛胡少青郑亚南京理工大学机械工程学院江苏南京210094

为获得聚碳酸酯(PC)在环境温度范围内的动态力学特性,该文利用分离式霍普金森压杆技术对PC进行高应变率动态压缩力学实验。在低温-50℃、常温+15℃和高温+50℃三种温度下进行实验,并对实验数据有效性进行检验。用二波法对数据进行处理,... 详细信息

为获得聚碳酸酯(PC)在环境温度范围内的动态力学特性,该文利用分离式霍普金森压杆技术对PC进行高应变率动态压缩力学实验。在低温-50℃、常温+15℃和高温+50℃三种温度下进行实验,并对实验数据有效性进行检验。用二波法对数据进行处理,得到PC在不同应变率下的应力应变曲线。基于应力应变曲线分析了应变率和温度对PC动态压缩特性的影响。实验结果表明PC具有明显的应变率相关性。在高应变率下,PC的屈服强度约为静态下的1.6倍。在动态下,屈服应力随着应变率的增加不断增加,与应变率常用对数呈线性增长关系。PC也具有对温度的敏感性,其屈服应力随着温度的升高而降低,表现为温度软化效应。在-50～+50℃范围内,PC力学特性基本一致,屈服应力变化幅值不超过6%。

关键词：聚碳酸酯高应变率分离式霍普金森压杆二波法屈服强度温度软化

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超高强度钢G31的动态力学性能及断裂阈值

弹道学报 2020年第1期32卷 71-76页

作者：许浩翔姚文进李文彬南京理工大学机械工程学院江苏南京210094

为了研究超高强度钢G31的动态力学性能,通过对G31钢进行动、静态力学性能实验,得到G31钢的动、静态力学性能,并由实验数据拟合得到了G31钢的本构方程。通过金相显微镜观察了实验前后试样的金相图。结果表明:在动态压缩条件下,G31的力学... 详细信息

为了研究超高强度钢G31的动态力学性能,通过对G31钢进行动、静态力学性能实验,得到G31钢的动、静态力学性能,并由实验数据拟合得到了G31钢的本构方程。通过金相显微镜观察了实验前后试样的金相图。结果表明:在动态压缩条件下,G31的力学行为表现为变形初期的应变强化阶段和变形后期的温度软化阶段;在变形后期实验曲线与拟合本构方程曲线有较大差异。仿真对比分析结果证实,变形温升是造成该差异的主要原因。观察金相图发现,材料在较高应变率下发生绝热剪切断裂,并由相关理论计算得到了试件的绝热剪切断裂阈值范围。

关键词：侵彻弹超高强度钢动态力学性能温度软化本构方程绝热剪切

GH4169高温合金的动态力学行为及其本构关系

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机械工程材料 2019年第1期43卷 75-81页

作者：刘晓闫欢松孔祖开赵振华刘璐璐陈伟南京航空航天大学能源与动力学院江苏省航空动力系统重点实验室南京210016 中国航空工业集团公司金城南京机电液压工程研究中心南京210016

采用材料试验机对GH4169高温合金光滑试样与缺口试样进行应变速率为0.000 1～0.010 0s-1下的室温准静态拉伸试验,再利用分离式霍普金森拉、压杆装置进行温度为20～400℃、应变速率为1×102～4×103 s-1下的动态拉伸、压缩试验,得到准静... 详细信息

采用材料试验机对GH4169高温合金光滑试样与缺口试样进行应变速率为0.000 1～0.010 0s-1下的室温准静态拉伸试验,再利用分离式霍普金森拉、压杆装置进行温度为20～400℃、应变速率为1×102～4×103 s-1下的动态拉伸、压缩试验,得到准静态和动态下的真应力-真应变曲线与失效应变;根据试验数据,采用分步拟合法确定了Johnson-Cook材料模型和失效模型参数,基于Johnson-Cook模型对动态压缩行为进行模拟,并进行试验验证。结果表明:GH4169高温合金的屈服强度随应变速率的增大而增大,随试验温度的升高而降低,该合金具有应变速率强化效应和温度软化效应;模拟结果与试验结果吻合得较好,真应力-真应变曲线的最大相对误差为5.91%,表明经修正后的Johnson-Cook模型可较好地描述GH4169高温合金的动态力学行为。

关键词： GH4169高温合金应变速率强化温度软化本构模型

高温高应变率对06Cr19Ni10奥氏体不锈钢动态力学性能的影响

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钢铁钒钛 2022年第1期43卷 145-151页

作者：张继林贾海深易湘斌窦建明唐林虎秦娟娟徐创文兰州工业学院甘肃省精密加工技术及装备工程研究中心甘肃兰州730050 兰州工业学院绿色切削加工技术及应用甘肃省高校重点实验室甘肃兰州730050

采用高温分离式霍普金森(High Temperature Split Hopkinson Pressure Bar)动态试验装置,研究了06Cr19Ni10奥氏体不锈钢在温度25~300℃和应变率1000~3000 s^(-1)下的动态力学性能。结果表明,06Cr19Ni10奥氏体不锈钢在1000~3000 s^(-1)范围内表现出应变率强化效应,在25~300℃范围内表现出温度软化效应。利用扫描电子显微镜(SEM)对应变率为3000 s^(-1)的变形试样进行微观组织研究。结果表明,高应变率下,变形带密度大,随着变形温度的增加变形带密度降低。

关键词：奥氏体不锈钢 06Cr19Ni10 高应变温度软化动态力学性能

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TC8钛合金的动态力学性能及本构关系

机械工程材料 2020年第12期44卷 80-84页

作者：蔡明陈伟陈利强赵振华刘璐璐南京航空航天大学能源与动力学院航空发动机热环境与热结构工业和信息化部重点实验室南京210016 中国航空工业集团公司金城南京机电液压工程研究中心南京211100

对TC8钛合金进行了不同应变速率(0.0001,0.001,0.01s^(-1))下的室温准静态拉伸试验,并采用霍普金森压杆装置进行了不同应变速率与温度下的动态压缩试验,研究了该合金的准静态和动态力学性能;通过拟合试验数据获取参数建立J-C本构模型,... 详细信息

对TC8钛合金进行了不同应变速率(0.0001,0.001,0.01s^(-1))下的室温准静态拉伸试验,并采用霍普金森压杆装置进行了不同应变速率与温度下的动态压缩试验,研究了该合金的准静态和动态力学性能;通过拟合试验数据获取参数建立J-C本构模型,并进行了试验验证。结果表明:随着准静态拉伸试验中应变速率的增大,TC8钛合金的屈服强度、抗拉强度与最大等效失效塑性应变均增大;随着室温动态压缩试验中应变速率的增大,合金的屈服强度与极限强度增大,表现出明显的应变速率强化效应,随着温度的升高,合金的屈服强度与极限强度降低,表现出明显的温度软化效应;由J-C本构模型计算得到的真应力-真应变曲线与试验结果相吻合,其平均相对误差为4.82%,说明该本构模型可以很好地预测TC8钛合金的高温动态力学性能。

关键词： TC8钛合金应变速率动态压缩温度软化本构模型

宽温域内D2车轮钢的变形机理与动态本构关系

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宽温域内D2车轮钢的变形机理与动态本构关系

作者：冯超西南交通大学

学位级别：硕士

随着列车运行速度的不断提高和服役条件的复杂多变,对列车零部件的安全性和可靠性提出了更高要求。轮对是保障高速列车安全运营的关键零部件,由于钢轨波磨、车轮不圆顺等轮轨缺陷的存在,使其在服役过程中可能受到显著的动态冲击载荷。... 详细信息

随着列车运行速度的不断提高和服役条件的复杂多变,对列车零部件的安全性和可靠性提出了更高要求。轮对是保障高速列车安全运营的关键零部件,由于钢轨波磨、车轮不圆顺等轮轨缺陷的存在,使其在服役过程中可能受到显著的动态冲击载荷。由于我国广跨度、大温差的地理和气候特点以及列车的牵引和制动,使得在轮轨接触区域存在热应力和机械应力并相互叠加,导致材料承载能力降低,危及列车运行安全。因此,澄清车轮钢动态力学特性与微观结构演变之间的内在联系,揭示材料的率温敏感性和塑性变形机制,构建可准确描述材料动态力学响应的本构模型,是轮轨冲击动力学行为研究亟待解决的问题。本文以D2车轮钢为研究对象,采用以试验为主的研究方法,开展了不同温度和不同应变率下车轮钢的拉伸及压缩力学行为、变形机理和本构关系的研究,主要研究内容与成果如下:(1)开展了D2车轮钢的准静态拉伸/压缩力学性能试验,分析了其应力-应变响应特征,揭示了材料的压缩变形机理和拉伸断裂机制。结果表明:D2车轮钢的准静态拉伸/压缩力学响应具有明显的弹塑性特征,与轮辐钢相比,轮辋钢表现出更高的塑性流动;车轮钢的微观组织由片层珠光体和先共析铁素体组成,且轮辋钢的珠光体片层间距小于轮辐钢;随着温度的升高,材料内部铁素体动态再结晶和渗碳体片层分解、溶化以及渗碳体粒状析出的概率增大,导致材料的热软化效应更加显著;车轮钢的准静态拉伸断口存在大量韧窝和微孔洞,材料表现出明显的韧性断裂特征。(2)开展了D2车轮钢在293～873 K温度范围以及800～2400 s应变率范围内的动态压缩力学性能试验,得到了率温耦合作用下材料的应力–应变响应曲线,揭示了压缩载荷下材料的微观结构演化规律,建立了材料计及温度和应变率的动态本构关系。结果表明:车轮钢的压缩应力-应变响应具有弹塑性特征,材料表现出明显的应变率强化和温度软化效应,且应变率敏感性、温度依赖性受应变硬化、应变率强化和热软化的耦合影响;随着应变率的增大,材料内部铁素体发生剧烈塑性变形,且渗碳体的碎断和球化加剧,而温度对微观组织演变的影响较小;基于Johnson-Cook本构模型,建立了D2车轮钢率温耦合动态本构模型,该模型可以较好地描述材料的动态压缩力学性能。(3)研究了D2车轮钢在800～2400 s应变率范围内的动态拉伸力学性能,发现了材料力学响应的拉压不对称性,揭示了其动态拉伸断裂机制,建立了车轮钢考虑拉伸损伤影响的动态本构关系。结果表明:动态拉伸载荷下车轮钢表现出应变率强化效应,且轮辋钢的抗拉强度和塑性流动均高于轮辐钢;在相同应变率下,车轮钢的拉伸强度和塑性流动均高于其压缩试验结果,材料的应力-应变响应表现出明显的拉压不对称性;在动态载荷作用下车轮钢的拉伸断口出现大量韧窝和局部解理面,其断裂机制为准韧性断裂;建立了D2车轮钢计及拉伸损伤影响的率相关本构模型,该模型可以准确描述材料的动态拉伸力学行为。本文开展了宽温度范围内D2车轮钢的动态压缩和拉伸力学性能试验,揭示了材料的微观组织演变和拉伸断裂机制,建立了车轮钢考虑温度及拉伸损伤影响的动态本构关系。研究结果可为准确评估轮轨系统的服役安全裕度,发展和建立轮轨系统服役安全评测方法及标准体系提供重要的技术支持。

关键词： D2车轮钢应变率强化温度软化微观组织本构关系

Johnson-Cook冲击动态本构模型研究

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