18CrNi4A完全渗碳件在高温及高应变率下的塑性行为

为评估使用18CrNi4A钢齿轮在表面渗碳并磨削后的残余应力分布,从而达到改进工艺、延长寿命的目标,制备了完全渗碳的样件。并通过分离式霍普金森压杆（SHPB）试验,测试了样件在多种温度和应变率组合下的应力-应变数据,据之拟合出其Johnson-Cook（J-C）塑性本构模型,可用于描述18CrNi4A钢渗碳层在高应变率及高温条件下的动力学行为。采用该模型进行数值模拟的结果与试验的对比表明该塑性模型适用于磨削工艺的仿真模拟分析。      

超高强度钢30CrMnSiNi2A动态力学性能实验研究

运用SHPB实验研究超高强度钢30CrMnSiNi2A在应变率500~5 000 s-1时的应力应变关系,并对典型试样进行了金相观察.实验得到30CrMnSiNi2A钢的屈服强度随着应变率的增加从1 655 MPa增加到1 908 MPa.基于试样金相和断口分析,30CrMnSiNi2A钢在高应变率冲击加载条件下产生了韧窝型沿晶断裂,导致材料宏观上表现为剪切破坏.结合准静态实验数据,确定了30CrMnSiNi2A钢的Johnson-Cook本构模型的材料参数.     

水灰比对水泥砂浆高应变率下动态抗压力学性能影响的试验研究

为了研究水灰比对高应变率下水泥砂浆动态抗压力学性能的影响,利用分离式Hopkinsin压杆(SHPB)装置对不同水灰比(0.4、0.5和0.6)的水泥砂浆试件进行了单轴动态抗压试验研究;应变率范围为(39.4～209.4)s-1。同时进行了静态加载试验。试验结果表明,水泥砂浆的单轴抗压强度随着应变率的增大而增大,随水灰比增大,动态抗压强度值随应变率提高而增大的越缓慢;动态抗压强度提高因子DIF随应变率的增加而增大的速度随着水灰比的增加而降低。高应变率下,水泥砂浆试件的峰值压应变与极限压应变随着应变率的增大而增大,水灰比对峰值压应变值与极限压应变值的影响不大。     

高强钢动态力学性能本构模型研究

为了研究高强钢材料在动态加载过程中的力学响应,采用分离式霍普金森压杆对材料进行了不同应变率（3000到 12000s-1）和不同温度（20℃到800℃）单轴压缩实验.实验结果表明：高强钢的动态力学行为受应变率和温度的强烈影响.流动应力随着应变率的升高而增加,随着温度的升高而降低.提出了一个经验型本构模型来描述材料的加工硬化和温度软化行为.该本构模型预测的应力——应变曲线与实验结构较好吻合,表明该本构模型可进一步用于高强钢动态变形过程的数值模拟研究.     

高应变率下聚丙烯纤维混凝土动态力学性能和本构模型

利用改进的分离式Hopkinson压杆试验装置对聚丙烯纤维混凝土进行冲击压缩试验和显微镜细观成像分析。对5种不同纤维掺量的混凝土分别进行不同应变率的单轴冲击压缩试验;对比试验所得应力-应变曲线,分析应变率、纤维掺量对混凝土强度、韧性和弹塑性等指标的影响;在显微镜下观察不同纤维含量混凝土的破损情况并进一步分析应变率和纤维掺量对损伤演化的影响;基于引入损伤的黏弹性本构模型对试验结果进行拟合分析。研究结果表明：冲击荷载作用下,纤维混凝土表现出明显的非线性及率敏感性;纤维混凝土动态强度及韧性指标随着纤维掺量的增加呈抛物线式的方式发展;损伤演化速度随应变率的增加而降低;引入损伤的黏弹性本构模型能够较好地表达纤维混凝土动态应力-应变关系。     

高应变率下混凝土动态力学性能SHPB实验

利用φ100 mm霍普金森压杆试验设备,研究了混凝土材料在冲击荷载下的动态压缩性能,分析验证了实验结果的有效性、一致性和试样中的应力均匀性问题,得到了混凝土材料在较高应变率范围内的动态应力-应变关系.研究表明,混凝土材料的动态应力-应变呈非线性关系;混凝土材料为应变率敏感性材料,在较高应变率范围内混凝土材料的动态应力-应变关系是与应变率相关的;混凝土材料的破坏应力和破坏应变随应变率的增大而增大.     

3004铝的动态力学性能及本构模型

为了得到3004铝的动态力学性能及本构模型,运用静态实验机和分离式Hopkinson压杆动态加载装置,在温度为10～400℃、应变率为0.000 5～2 000s-1范围内得到了3004铝在准静态拉伸及动态压缩条件下的应力-应变曲线,并基于Johnson-Cook材料模型对其进行拟合分析.结果表明:3004铝有明显的应变率强化效应和温度软化效应,其应力随应变率的增加而增加,随温度的升高而降低;拟合得到的3004铝动态本构关系曲线可以描述出材料在大应变率和高温下的力学性能.     

高温高应变率扭-拉复合加载下铁基记忆合金的本构关系

利用高应变率扭 -拉复合加载的分离式霍布金森杆装置 ,对 2 0℃和 50 0℃下铁基形状记忆合金高应变率扭 -拉复合加载下的本构关系进行实验研究 .结果表明 ,高应变率扭 -拉复合加载下铁基形状记忆合金的强度和延伸率均随温度的升高而降低 ;扭转和拉伸之间存在相互耦合作用 ,并随温度的升高而减小     

钢材在不同应变率下力学性能的试验研究

通过INSTRON拉伸试验机和HTM5020型高速拉伸试验机开展Q235钢材的准静态和高速拉伸试验,研究钢材的动态力学性能.结果表明:Q235钢材为应变率敏感型材料,随着应变率的提高,钢材的屈服强度和极限强度明显提高,钢材的应变硬化特征发生显著变化,其名义屈服强度和名义抗拉强度的动力放大系数与应变率之间满足CowperSymonds模型.基于钢材颈缩前的真实应力应变关系,提出了修正的Johnson-Cook模型,该模型可更合理地描述Q235钢应变率效应与应变硬化效应耦合现象.     

双掺粉煤灰-矿渣水泥砂浆动态力学性能试验研究

为了研究粉煤灰与矿渣对水泥砂浆动态力学性能的影响,用粉煤灰与矿渣替代40%的胶凝材料,其中矿渣掺量分别为0、10%、20%、30%、40%,采用?50 mm的分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar, SHPB)试验装置,对各组砂浆进行4种加载气压的冲击压缩试验,并测试砂浆的静态抗压强度。对不同冲击气压下的应力-应变曲线、动态强度增长因子(dynamic increase factor, DIF)和破坏形态进行分析。结果表明：随着矿渣掺量的增加,砂浆的静动态抗压强度均随之增大,掺量为30%～40%时已接近甚至超过对照组砂浆,但动态抗压强度提升幅度有减缓趋势;相同矿渣掺量下,砂浆的动态峰值应力、动态峰值应变、平均应变率和极限韧性均与冲击荷载大小呈正相关,有明显的应变率效应;平均应变率在91.15～158.34 s^-1时,掺30%～40%矿渣砂浆的动态抗压强度和DIF均高于对照组;冲击气压越大,砂浆破坏程度越高,掺30%～40%矿渣砂浆的碎块数量更少、尺寸更大。因此掺30%～40%矿渣砂浆具有更优越的抗冲击性能,这为工业废料的合理利...     

高温下含铜钢的氧化行为

钢铁材料在回收再利用过程中,钢中的铜因难以去除而不断积累,因而铜在钢中的作用被广泛研究。钢中的铜无论在高温加热后还是在室温下经一定程度的腐蚀后,通常会偏聚在钢的表面,本文以含铜量分别为0.64%和2.545%的含铜钢为研究对象,分别加热到1 000℃、800℃和600℃并分别保温不同时间,利用X射线衍射仪对氧化后表面不同氧化铁皮层和基体层进行了测试,利用金相显微镜观察了钢表面的氧化情况和铜的析出情况,结果表明,加热温度和加热时间对钢表面铜析出的影响都十分明显,较高的氧化温度和较长的保温时间有利于铜的析出;铜对钢的氧化过程有一定的抑制作用。     

耐热钢高温抗冲蚀磨损性能试验

通过自行设计的气流喷砂式高温冲蚀磨损试验机对304和310s耐热钢进行了高温冲蚀磨损试验。对比了2种材料的抗冲蚀性能及其磨损机制。比较分析了温度、冲蚀角度和试样表面氧化膜等因素对冲蚀磨损率的影响规律。结果表明:310s钢的耐冲蚀磨损性能优于304钢,试样表面氧化膜在400℃时抑制了磨粒对试样表面的冲蚀,磨粒对试样表面的微切削是2种材料冲蚀磨损质量损失的主要机制。     

高温动态拉伸下NG TiAl弹塑性行为的数值模拟

基于率相关的晶体塑性理论,发展了更为合理的同时考虑位错滑移和形变孪晶作用、并计及温度影响的TiAl单晶本构模型.在此基础上,建立了能够反映晶粒随机取向的多晶有限元模型,对不同温度(室温～840℃)不同拉伸应变率(0.001～1 350/s)下NG TiAl的弹塑性力学行为进行了模拟.结果显示,模拟得到的应力应变曲线与试验结果基本一致,能够比较好地模拟NG TiAl在不同温度和应变率下的材料响应.还考察了形变孪晶对塑性变形的影响,结果表明孪晶为NG TiAl重要的变形方式之一;动态条件下孪晶的体积分数增大,从而提高了NG TiAl的塑性变形;而温度对孪晶体积分数演化的影响不明显.     

不同应变率下Q345钢材力学性能试验研究

利用INSTRON拉伸试验机和Zwick/Roell HTM5020型高速拉伸试验机对Q345钢材进行准静态和高速拉伸试验.采用ANSYS中的LS-DYNA模块对不同加载速率下的拉伸试验进行仿真模拟,通过试验与仿真相结合的方式获得了钢材的真实应力应变曲线.仿真结果显示,Q345钢的真实应力应变关系在低应变率和高应变率下可分别近似用Ludwik模型和Voce模型描述.通过采用Hollomon准则和Voce准则的线性组合模型(H/V-R模型)对试验数据进行拟合,验证了H/V-R模型能比较准确地反映Q345钢的应变率效应,但和试验数据仍稍有偏差.为得到更优的经验型本构模型,将Wagoner的应变率准则引入H/V-R本构模型,进一步优化得到了可准确反映Q345应变率效应的H/V-R2经验型本构模型.     

深冷处理对高速钢高低温力学性能的影响研究

研究了深冷处理和未深冷处理的试样在室温及高温下的力学性能 .结果表明 ,深冷处理试样的力学性能明显提高 ;深冷处理和未深冷处理试样的磨损表面形貌和垂直截面形貌有显著差异 ,说明它们有不同的磨损规律 ;通过X 射线衍射还发现 ,深冷处理可使马氏体轴比和碳含量下降 ,促使新相碳化物MC析出 .     

一种高氮钢的高温力学性能和组织演变规律

6Cr21Mn10MoVNbN合金是重型发动机用高氮钢.采用Gleeble1500热模拟、金相分析、扫描电镜、XRD和理论分析相结合的方法研究了该合金的高温变形特性.微观结构分析表明,变形温度和应变速率对该合金微观组织的演变有很大的影响.合金在850,950,1050℃经历相同的变形量后,合金晶粒尺寸相差不大.但当温度升至1150℃,变形后合金晶粒尺寸迅速增大,此类变化主要是由于温度升高使合金中铬的碳化物快速溶解和转化所致.     

T91钢的高温塑性变形及动态再结晶行为

采用Gleeble-1500热模拟试验机进行了T91钢的压缩试验,研究了变形温度为1100～1250℃、应变速率为0.01～1 s-1时该钢的变形行为,分析了流变应力与应变速率和变形温度之间的关系,计算了高温变形时应力指数和变形激活能,并采用Zener-Hollomon参数法构建该钢高温塑性变形的本构关系,绘制了动态再结晶图和热加工图.结果表明:在试验变形条件范围内,其真应力-真应变曲线呈双峰特征;钢中发生了明显的动态再结晶,且再结晶类型属于连续动态再结晶.T91钢的热变形激活能为484 kJ.mol-1,利用加工图确定了热变形的流变失稳区,结合力学性能,可以优先选择的变形温度为1200～1 250℃,应变速率不高于0.1 s-1.     

Strain hardening behavior,strain rate sensitivity and hot deformation maps of AISI 321 austenitic stainless steel

Hot compression tests were performed on AISI 321 austenitic stainless steel in the deformation temperature range of 800–1200°C and constant strain rates of 0.001, 0.01, 0.1, and 1 s~(-1). Hot flow curves were used to determine the strain hardening exponent and the strain rate sensitivity exponent, and to construct the processing maps. Variations of the strain hardening exponent with strain were used to predict the microstructural evolutions during the hot deformation. Four variations were distinguished reflecting the different microstructural changes. Based on the analysis of the strain hardening exponent versus strain curves, the microstructural evolutions were dynamic recovery, single and multiple peak dynamic recrystallization, and interactions between dynamic recrystallization and precipitation. The strain rate sensitivity variations at an applied strain of 0.8 and strain rate of 0.1 s~(-1) were compared with the microstructural evolutions. The results demonstrate the existence of a reliable correlation between the strain rate sensitivity values and evolved microstructures. Additionally, the power dissipation map at the applied strain of 0.8 was compared with the resultant microstructures at predetermined deformation conditions. The microstructural evolutions strongly correlated to the power dissipation ratio, and dynamic recrystallization occurred completely at lower power dissipation ratios.     

高碳硅锰TRIP钢低应变速率下的拉伸性能

研究了 0 .6 3C 1 .75Si 1 .6 8MnTRIP钢室温低应变速率下的拉伸性能 .试验用钢的等温淬火为 :90 0℃加热 ,保温 2 0min ,34 0℃等温 2h.当应变速率由 4 .6× 1 0 -3 s-1降至 4 .6× 1 0 -6s-1时 ,高碳硅锰TRIP钢的延伸率由 1 4 %～ 1 5 %提高到 2 2 %左右 ;屈服强度由 1 0 1 5MPa提高到 1 1 98MPa;极限强度由 1 4 4 8MPa提高到 1 5 4 6MPa;拉伸试样中残留奥氏体量减少 .表明该钢在低应变速率下应变诱导相变、相变诱发塑性能够充分进行 .因此 ,该钢种特别适合于用作在岩石蠕变条件下工作的煤巷超高强度锚杆材料