不锈钢复合板与16MnR钢冲击拉伸力学特性研究

常温下以不锈钢复合板(16MnR钢板与0Cr18Ni9Ti钢板爆轰复合)和16MnR钢为研究对象,利用分离式霍普金森杆技术,在旋转盘冲击拉伸试验机上完成冲击拉伸加载试验。研究应变率在270～1650s-1范围内,材料的冲击力学特性。测试结果表明,不锈钢复合板和16MnR钢具有应变率强化效应,通过电镜分析确定过载断裂区为韧窝结构,爆轰复合经热处理后材料的塑性基本无改变,两种材料仍为塑性材料。     

海水腐蚀对薄壁钢管冲击膨胀断裂行为的影响

利用分离式霍普金森压杆对经模拟海水腐蚀处理后的HR2钢薄壁柱壳进行冲击膨胀冻结回收试验。分析回收样品的宏观形貌、表面形态、显微组织和断口形貌,研究不同NaCl浓度海水和浸泡时间对HR2钢薄壁柱壳冲击膨胀断裂的影响规律及其作用机理。基于Taylor准则,对断裂模式的转变机理进行分析。结果表明:当NaCl浓度较低或浸泡时间较短时,HR2钢薄壁柱壳冲击膨胀断裂主要以拉伸-剪切混合型断裂为主,近外表面呈拉伸断裂,近内表面呈剪切断裂;随浸泡时间和海水中NaCl浓度增大,柱壳的断裂转变为拉伸断裂为主,形成完整的拉伸断口。     

基于Hopkinson杆试验技术的PA-GF50复合材料动态力学行为

为研究纤维含量50%短玻璃纤维增强聚酰胺复合材料PA-GF50的动态力学性能及其应变率效应,利用准静态液压试验机及分离式Hopkinson压杆、Hopkinson拉杆对标距段尺寸为6~10 mm的试样,进行了应变率范围0.000 5~1 600 s^-1的准静态压缩、准静态拉伸、动态压缩和动态拉伸试验。对试样的应力-应变曲线和最终破坏形态,材料在不同应变率下失效破坏过程的微结构力学机理进行了分析。研究结果表明：动态载荷下,材料强度明显高于准静态载荷（压缩载荷下材料在400 s^-1、900 s^-1和1 600 s^-1应变率下分别较准静态载荷下增强31%、25%和29%;拉伸载荷下材料在400 s^-1、800 s^-1和1 200 s^-1应变率下分别较准静态载荷下增强46%、47%和28%）,且失效应变有所降低;试样变形和最终破坏形态为压缩载荷下试样经历缺陷压实过程再进入弹性变形最终达到强度后失效,拉伸载荷下试样经历弹性变形达到强度后失效断裂;材料在不同应变率下的微结构机理为准静态载荷下微观裂纹扩展组合成为宏观裂纹,动态载荷下微裂纹分别扩展成为宏观裂纹;试样的宏观断口和扫描电子显微镜结果证实,材料在准静态压缩加载条件下断口较为平整,动态压缩载荷形成纤维拔出、纤维断裂等特征,准静态拉伸载荷下纤维拔出明显,而动态拉伸载荷下主要表现为纤维断裂。     

准静态及动态载荷加载下聚脲材料的力学性能

为分析聚脲材料在准静态及动态载荷加载下的力学性能变化规律,开展了霍普金森压杆冲击试验研究.利用万能材料试验机和霍普金森杆对聚脲材料进行力学性能测试,获得各应变率下材料应力-应变曲线,结果表明:准静态载荷加载下的聚脲材料切线模量随着应变的增大而呈现类似指数函数增长趋势,动态载荷加载下呈现类似线性降低趋势;随着应变率的增加,聚脲材料强度(拉伸强度和屈服强度)、断裂能逐渐增加.由此可见:聚脲材料具有显著的应变率效应;聚脲材料高应变率载荷加载下的"递减硬化"特性与聚脲抗爆、抗冲击特性密切相关;从低应变率到高应变率加载,聚脲材料存在有橡胶态到玻璃态的转变,强度显著增强.     

16MnR钢动态断裂韧性的研究

本文结合常用的压力容器用钢16MnR的动态断裂韧性K_(Id)的测定,从宏观断口、微观断口、冲击载荷-挠度曲线以及冲击功A_K裂纹形成功A等四个方面,判定不同尺寸试样满足平面应变状态,以便确定不同温度下测定K_(Id)及J_(Id)的条件。又中除研究了动态断裂韧性方法外,还给出了不同温度不同尺寸试样K_(Id)及J_(Id)测试结果。     

两种超高强度钢的拉伸力学性能研究及断口分析

利用CSS4410型电子万能材料试验机和Hopkinson拉杆研究这两种材料在室温下应变率范围在0.001～3 300 s-1的拉伸力学性能,结果表明:两种材料在不同应变率拉伸载荷下均有明显的应变硬化和颈缩现象;两种材料均表现出较强的应变率敏感性,并且材料Ⅰ的应变率敏感性强于材料Ⅱ。最后利用扫描电镜(SEM)对两种材料应变率在0.001 s-1和3300 s-1下的拉伸断口进行观察,发现试样的断口形貌均为杯锥状,剪切唇区的面积比例随应变率的提高而增大,表现出一定的应变率相关性。     

退火工艺对钨丝/锆基非晶合金复合材料动态力学性能及断裂模式的影响

研究了体积含量为60％的钨丝/锆基复合材料在经过退火处理后,材料的应力-应变响应和动态断裂特征以及断口形貌。利用Hopkingson压杆冲击加载装置和扫描电镜(SEM)以及X射线衍射仪(XRD),对Φ5mm×5mm的圆柱形试样进行了相关研究。研究表明,钨丝体积含量为60％的钨丝/锆基复合材料在经过退火处理后,非晶基体出现了明显的晶化现象;材料在退火后动态压缩强度比退火前有明显降低;退火后非晶基体断口形貌由退火前的完全的脉络花样转变为河流花样和脉络花样混合模式;经过动态冲击后,钨丝的断裂模式在退火前后变化大。     

NAK80塑料模具钢本构关系的试验研究

利用电子材料拉伸试验机、热模拟试验机和分离式Hopkinson压杆系统对NAK80塑料模具钢在较宽温度范围(25~600℃)和不同应变率(700~5 000 s-1)条件下的力学特性开展了系列的试验研究。结果表明:室温下,NAK80塑料模具钢流变行为对应变率不敏感;相同应变率下(10-2s-1),其屈服强度和流变应力随温度升高而下降,且高温下热软化效应明显,导致屈服后应变增加而应力下降。以试验数据为基础,拟合了Johnson-Cook模型,利用该模型对不同温度和不同应变率下NAK80塑料模具钢的流变应力进行预测,与试验数据对比表明,拟合的Johnson-Cook模型能够较好的描述NAK80塑料模具钢的流变行为。     

SiC/Zr基非晶复合材料的动态断裂特性研究

利用Hopkinson压杆冲击加载装置和扫描电子显微镜(SEM),对SiC骨架/Zr基非晶合金复合材料圆柱形试样进行了相关的应力-应变响应和动态断裂特征及断口形貌的研究。结果表明:SiC骨架/Zr基非晶合金复合材料的动态压缩强度随冲击压力的增大而递增,当冲击压力为0.6 MPa时,复合材料的动态压缩强度为855 MPa;断裂表面呈现典型的结晶状断口,断裂模式为脆性断裂和劈裂混合破坏模式;非晶基体在动态压缩条件下出现了显著的热软化和熔化特征。     

应变时效对低碳马氏体钢强韧性的影响

研究了静态应变时效对20MnB钢不同回火状态的拉伸性能、冲击性能和延性断裂韧度的影响规律。试验表明:应变时效可大幅度提高材料的强度水平,而使塑性、韧性有不同程度下降;对延性断裂韧度J_i的影响不显著,而对裂纹稳态扩展阻力dJ/da有明显的影响。应变时效引起的性能变化,取决于应变时效参量和应变前的预回火制度。合理选择预回火制度和预应变量可获得优良的应变时效强化效果。     

高强度低合金钢的冷脆转变与加载速度的关系

对新发展的HQ80C和HQ100钢的动态加载断裂韧性J_(id)进行了测定,用应变片法确定启裂点。引入了一个韧脆转变的动力学模型来解释试验结果并对结果进行了讨论。     

碳/环氧复合材料的冲击拉伸

该文研究了T300碳纤维单向增强的环氧复合材料,在应变率从10~(-3)/s到10~3/s范围内的冲击拉伸行为.通过对实验数据进行拟合,得出该范围内材料对应变率具有弱的敏感性,表现在破坏强度及破坏应变随应变率增加不显著变化,平均模量几乎不受应变率的影响.分析了试件的几何尺寸效应,讨论了应力波作用对破坏形态的影响以及实验中观察到的拔出现象.从应变率在10~2～10~3/s附近材料行为某些非确定性,指出在更宽范围内了解其性能的必要性.     

7.62mm手枪弹高速冲击下超高强钢塑性强化机理

超高强钢越来越广泛地应用于军事车辆、装备防护等领域。为分析超高强钢在弹头高速冲击作用下的塑性变形及变形机理,开展了7.62 mm手枪弹高速冲击超高强钢靶板试验研究。运用曲面重构方法测量和计算超高强钢的延伸率和断面收缩率,并对超高强钢微观组织进行分析。结果表明：在10⁴ s^-1应变率下超高强钢塑性变形能力与静态拉伸试验结果相比显著提升;其变形机制由静态拉伸下的单一位错滑移运动,变为孪生和滑移协同作用;同时,超细晶粒和均匀弥散的强化相使得在高速冲击下晶粒塑性变形充分,进一步提高了超高强钢在弹头高速冲击作用下的塑性性能。     

激光修复PCrNi3MoVE钢组织与力学性能研究

针对PCrNi3MoVE钢制炮用受损零部件的高性能修复需求,研究用30CrNi2MoVA钢粉末激光修复PCrNi3MoVE钢的组织演化与力学性能。结果表明:激光修复PCrNi3MoVE钢沉积态的显微组织从基材区到修复区,顶部存在显著变化,组织明显不均匀。修复试样的抗拉强度达(1 085±9)MPa,冲击韧性为(56±10)J/cm³,均高于PCrNi3MoVE钢基材锻件标准,伸长率为7.5%±1.5%,略低于锻件。修复试样的断裂方式为韧性断裂,冲击断裂方式为准解理断裂。     

金属丝束的动态拉伸测试及动态拉伸性能

利用自行设计制造的动态拉伸装置及薄壁杆组合夹头测试了铜、铝、钢三种金属丝束的动态力学性能。为了考查金属丝束动态抗拉强度的应变率效应,在相同夹持和相同环境条件下利用万能材料实验机测试了金属丝束静态拉伸曲线。动态拉伸结果和静态拉伸结果的对比说明金属丝束具有应变率效应,其动态抗拉强度高于静态抗拉强度,对于该三种金属丝束而言,动态拉伸失效应变也大于静态拉伸失效应变。     

改性双基推进剂的动态断裂实验研究

为研究改性双基推进剂的动态断裂特性,利用直裂缝平台巴西圆盘试件,运用分离式霍普金森压杆系统对推进剂材料进行冲击实验研究。基于一维应力波理论,通过压杆上应变片测定的信号确定试件所受冲击载荷随时间的变化。采用在试件上贴应变片的方法,用记录的最大信号值确定材料的起裂时刻。在验证实验数据有效性的前提下,获得了此种推进剂材料在不同速率下的起裂韧度。结果表明:动态条件下采用应变片测定推进剂材料起裂时刻的方法是可行和有效的;改性双基推进剂材料起裂韧性具有明显的加载率敏感性,起裂韧性随加载率呈线性增长关系。     

碳化硅与聚脲纳米复合材料拉伸力学性能和本构模型

聚脲作为一种涂层或夹层材料被用在爆炸冲击领域,对目标结构具有良好的防护作用.为研究聚脲材料的力学性能,利用万能试验机和分离式霍普金森拉杆试验装置对聚脲材料分别进行准静态和动态拉伸加载试验.得到碳化硅与聚脲纳米复合材料在低应变率(0.001～0.1 s-1)和高应变率(1260～4500 s-1)范围内的真应力-真应变曲...     

试验速率对连续屈服材料拉伸性能的影响

在电子万能试验机上对连续屈服材料实施不同速率和不同控制模式的拉伸试验,获得不同试验条件下的拉伸性能和曲线。试验结果表明：对于连续屈服材料,规定塑性延伸强度Rp0.2随应变速率增加而增大,且有加速增大的趋势;但对材料抗拉强度Rm的影响因材料强化机理不同而不同;对断后伸长率A影响较小。试验速率控制方式对规定塑性延伸强度Rp0.2无明显影响,不同控制方式在合适时间切换对抗拉强度Rm和断后伸长率A也无明显影响。