钢中绝热剪切带的动态损伤演化

采用大能量高速材料试验机冲击帽形试样的实验方法,研究了高速冲击条件下钢中绝热剪切带的损伤演化机制。试验结果表明,绝热剪切带的形成并不意味着剪切断裂的发生和宏观裂纹的形成。导致剪切带损伤的微观方式主要包括:基体接触区界面上的微裂纹、带内平直微裂纹、剪切带内与带成一定角度的微裂纹和孔洞。在这些微损伤方式的形核、长大过程中,绝热剪切带逐步损伤,宏观裂纹逐步形成。     

钢的强导比与绝热剪切敏感性关系的研究

提出用钢的强度与热导率的比值(强导比)来表征钢的绝热剪切敏感性。通过对若干钢约束爆炸圆管试验结果的分析表明:随强导比的降低,钢在一定爆轰条件下的绝热剪切敏感性增加,表现为剪切带密度下降,同时相变带过渡到形变带;对应一定的爆轰条件,强导比有两个临界值,如果强导比值低于较小的临界值,材料将不以绝热剪切方式(集中的剪切变形)破坏;较大的临界值决定材料绝热剪切变形的方式,当材料的强导比低于它时材料以形成形变带的形式失效,反之则以"白亮带"形式破坏。     

高速侵彻装甲钢绝热剪切带特性研究

用φ14．5mm口径滑膛弹道枪发射7．6mm口径93W穿甲弹，对2П高强度钢靶板进行穿甲侵彻试验．回收到了完整的冲塞。是典型的冲塞破坏。冲塞的发生以绝热剪切破坏为主，靶板中残留的剪切带比较宽大，由弹孔表面向靶板内延伸，呈网状分布，易造成碎块的脱落。另外，绝热剪切带的形成与塑性力学静载下滑移线的形成密切相关，其走向与滑移线的方向基本一致。     

低合金超高强度钢的绝热剪切带分析研究

测量了中碳Cr-Ni-Mo-V系低合金超高强度钢中绝热剪切带(ASB)及其周围金属的显微硬度,观察了其微观组织。结果表明:绝热剪切带的硬度远高于基体的硬度,达700～830HV0.05,为多孔状的非晶组织;紧靠ASB的是窄的过渡带,为重新生成的细小的马氏体组织;外层则是宽约20μm的软化带,为较高温度下的回火马氏体组织,其硬度低于基体。     

绝热剪切变形局部化研究进展及发展趋势

详细综述了绝热剪切本构失稳研究、ASB内的微观组织结构特征研究及数值技术在ASB研究中的应用等三个方面的国际、国内最新研究成果 ,指出了这些研究中存在的一些问题 ,并对该领域研究的发展趋势进行了综述。     

TA2钛合金动态压缩试样中的绝热剪切破坏研究

绝热剪切是金属材料高速变形破坏的重要形式之一,利用分离式霍普金森压杆（SHPB）技术对TA2钛合金的动态力学性能及绝热剪切破坏特性进行研究,实验得到了TA2钛合金动态应力-应变关系。对试样的绝热剪切带形成及发展进行了微观金相观察,结果显示：TA2钛合金动态压缩试样中产生的绝热剪切带呈对称的双圆锥形特征。进一步利用有限元方法对试样动态压缩及变形局域化过程进行了有限元数值分析,模拟结果与实验吻合较好。数值分析结果表明压缩试样表面摩擦对试样中绝热剪切带的形成与破坏特征有着重要影响。     

平板冲击绝热剪切实验的数值模拟研究

采用Ansys/Lsdyna数值模拟45钢平板冲击绝热剪切变形局域化行为,计算中采用3D模型,本构方程采用热粘塑性的Johnson-Cook模型。为了更好地获得局域化变形的结果。采用网格渐变的方法分析绝热剪切带的萌生和扩展方向。计算结果表明:在一定的冲击速度下,绝热剪切带出现在预制裂纹尖端并与预制裂纹成75°;绝热剪切带产生的临界速度为50 m/s;剪切带的扩展方向为与预制裂纹方向成-10°。     

钨合金帽型试样的绝热剪切带数值模拟研究

利用帽型试样在 Hopkinson 压杆上测试锻造退火态钨合金的动态应力-应变关系,通过计算拟合钨合金材料Johnson-Cook 本构关系中的5个待定参量,建立帽型试样的有限元模型。采用两种不同的网格划分,在剪切区域内采用细密的网格,并逐渐过渡到粗糙网格。利用有限元分析软件 LS-DYNA 模拟钨合金帽型试样在冲击载荷下绝热剪切带的形成过程,与试验观察结果一致,对于理论分析和试验具有一定的参考和指导作用。     

TB2钛合金动态力学性能及绝热剪切敏感性研究

研究不同热处理制度对TB2钛合金的组织结构和动态力学性能的影响,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,对圆柱形、帽型两种样品进行室温动态压缩实验,进一步研究不同的组织结构对TB2钛合金动态力学性能的影响。结果表明:相变点以上的固溶处理使TB2合金平均晶粒尺寸增大;而相变点以下的固溶时效处理使晶粒内部析出大量的α相,材料强度明显上升。室温动态压缩试验中,在不同应变率加载条件下,固溶时效的样品比固溶的样品屈服强度高,冲击吸收功高;而对于不同冲击速度条件下,固溶时效的样品不易于发生绝热剪切,承载能力强。     

中碳Ni-Cr-Mo钢中绝热剪切带的形成及其特征

为进一步了解绝热剪切带的形成及特征,对高速冲击后的中碳Ni-Cr-Mo钢进行金相组织、显微硬度检验及透射电镜观察和分析。结果表明:绝热剪切带的产生通常伴随着明显的组织变形,继续发展就会产生裂纹。绝热剪切带发生相变硬化,而变形区则只发生由变形引起的加工硬化,绝热剪切带的硬度远高于变形区及基体的硬度。另外绝热剪切带为淬火马氏体组织,其位错密度明显高于基体。     

动态帽型剪切试样分析及实验验证

对霍普金森帽型试样动态剪切实验及其数据处理开展理论和有限元分析。利用分离式霍普金森压杆对TA2钛合金封闭平板帽型剪切试样进行实验验证,采用数字图像相关法直接测试加载过程试样剪切区的应变演化。结果表明：只要试样设计加载过程试样剪切区应力状态罗德参数μ_σ满足-0.46<μ_σ<0.46条件,即可当作剪切状态处理得到等效应力,其误差不超过3.4%;帽型剪切试样实验处理得到的等效应力-应变本构曲线与圆柱动态压缩本构实验结果符合较好,并且剪切曲线可反映出材料发生绝热剪切起始、扩展演化以及破坏的“软化”过程。     

超高强度钢G31的动态力学性能及断裂阈值

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。     

基于等径通道挤压法的超细晶铜动态剪切变形行为实验研究

采用等径通道挤压（ECAP）法制备了超细晶铜,分析其微结构的热稳定性及其对材料动态力学性能的影响。利用Hopkinson压杆及MTS液压伺服实验机对ECAP超细晶铜和原始铜帽型剪切试样进行应变控制加载,结合图像数字相关法及“冻结”回收试样的微观和X射线衍射分析,对其动态剪切变形行为及微观组织演化开展研究。结果表明：ECAP后的超细晶铜在准静态剪切下具有应变硬化特征,但在高应变率下剪切应力-剪切应变曲线呈软化特征;高加载率下产生动态再结晶的绝热剪切带是导致应变硬化率为负的原因;按塑性功计算的超细晶铜再结晶温度仅为325 K,因此超细晶铜在高应变率下易发生绝热剪切失稳变形现象。     

混凝土动态损伤与失效模型

在TCK模型的基础上开发了一个用于混凝土或钢筋混凝土碰撞或侵彻的损伤模型。模型分成两部分考虑：拉伸损伤用TCK模型描述,剪切部分则采用RHT模型。模型考虑了应变硬化、压力和J3相关的失效面、软化、拉伸损伤、压缩损伤和应变率效应。利用LS-DYNA程序的用户自定义材料模型开发并实现了模型算法,并用有关混凝土侵彻试验结果对模型参数进行了标定。计算结果表明,采用该模型可以较好地模拟混凝土或钢筋混凝土的碰撞或侵彻过程中开坑、穿孔和弹体穿孔后的孔壁剥离现象,对剩余速度的预测较为准确。     

柱形破片冲击带壳装药起爆判据研究

为得到柱形破片撞击带壳装药的临界起爆判据,在一维脉冲冲击起爆判据及长杆判据的基础上,构建一种破片撞击起爆带薄壳炸药的等效模型。将破片撞击带壳装药的过程等效为破片撞击裸装药,导出包含破片长度、直径以及炸药壳体厚度等参量的临界起爆判据,并利用仿真软件对所得结论进行模拟验证。仿真结果表明：当壳体厚度较薄时,冲击波冲击起爆是炸药发生爆轰的主控机制,数值模拟与理论计算结果基本一致,该起爆判据适用,且破片长径比存在临界值,当破片长径大于该临界值时,破片长径比的变化对临界起爆速度影响很小。     

模具用钨基复合材料失效机理研究

以微观尺度下的数值模拟为手段,研究钨基复合材料的失效机理。结果表明,材料的高强度相-钨颗粒相为材料实际的承载单元,它的强度水平在某种程度上体现材料整体的性能,钨颗粒相中的实际应力水平远远高于外载荷的水平,因此材料出现未达到钨颗粒相理论强度而出现失效的现象。     

关于改善弹道一致性检验的判据

同一火炮武器系统配备的多弹种通常要求通用射表,检验两弹是否能够通用射表一般采用弹道一致性检验判据,弹道一致性检验判据是配对样本均值t检验法的工程应用。实际用来检验的样本容量往往比较少,此时若配对样本不服从正态分布的假设或存在异常值,原检验方法已不是最优。为了充分利用试验样本,准确全面提取试验数据信息,考虑弹道一致性的定义和射击理论。在原判据的基础上采用稳健估计理论,对样本均值和方差进行估计,增强原判据的稳健性和广泛适用性,提高检验结果的可靠性。     

运载火箭大直径螺栓承受拉弯耦合载荷失效判据研究

随着中国运载火箭箭体直径和载荷不断增大,在关键承力点,逐渐使用大直径螺栓,由强度高塑性好的材料制造.因为力学环境复杂,受拉螺栓会承受较大附加弯矩,导致提前破坏.为了准确评估螺栓塑性下附加弯矩折合轴拉力,从梁理论出发,推导了附加弯矩折合轴拉力的塑性折减系数,并进行仿真验证.然后从使用场景出发,设计了一套能够复现螺栓承受拉...     

某型破甲弹动态威力数值模拟

采用AUTODYN-2D非线性动力学分析软件Euler数值技术对某型破甲弹侵彻RHA（均质装甲钢）及多层间隙铝靶进行数值模拟.该型破甲弹能够侵彻450mm厚RHA,剩余能量继续贯穿两块3.5mm间隙铝靶.数值模拟与试验结果相当吻合.