聚碳酸酯拉伸力学性能的应变率相关性实验

在MTS809材料试验机和自行研制的旋转盘式间接杆杆型冲击拉伸试验机上,对聚碳酸酯板材进行了准静态0.001s-1、0.01s-1、0.1s-1和高应变率400s-1、800s-1、1700s-1加载条件下的单向拉伸试验,得到了不同应变率下聚碳酸酯板材的拉伸工程应力-工程应变曲线。试验结果表明:聚碳酸酯的拉伸力学行为呈现明显的非线性变形特征;在文中实施的0.001s-1～1700s-1应变率加载范围内,聚碳酸酯拉伸力学性能具有明显的应变率相关性,其屈服应力和与屈服应力相对应的失稳应变均随应变率的增加有显著的增大。     

TC21钛合金中应变速率拉伸力学行为实验研究

对网篮组织TC21钛合金进行了0.001 s-1～50 s-1的中应变速率室温拉伸试验。试验结果表明,TC21拉伸力学行为在试验应变速率范围内具有明显的应变速率强化效应、应变硬化效应和随应变速率升高而逐渐增大的温升软化效应;屈服应力的应变速率相关性在6 s-1时发生转折;随应变率的升高,应变硬化效应减小,断裂应变和失稳应变增大;试验应变速率范围内TC21的变形机制为位错的热激活机制。SEM和金相观察结果表明,TC21的断裂方式均为韧性断裂,断裂机理为微孔洞的聚集和长大。     

聚碳酸酯中应变率压缩力学特性研究

利用高速液压伺服试验机开展聚碳酸酯中应变率压缩实验,同时开展低、高应变率压缩的对比实验,验证了中应变率实验的有效性.基于不同温度下各应变率的压缩真实应力-应变曲线,获得了聚碳酸酯在中应变率压缩下的力学特征.结果表明:聚碳酸酯在中应变率下的压缩经历了弹性形变、屈服、应变软化和应变硬化四个阶段,材料力学行为的应变率和温度相关性表现为:提高应变率或降低温度,压缩屈服强度和屈服应变均增大;反之,升高温度或降低应变率,材料的应变软化更为显著.基于实验结果,构建了可描述聚碳酸酯中应变率压缩过程力学特征的 ZWT 非线性黏弹本构模型,该模型可为透明件结构设计与鸟撞仿真提供有力支撑.     

纯钛高应变率拉伸力学行为的实验研究

利用MTS809材料试验机和旋转盘式间接杆杆型冲击拉伸实验装置,对多晶纯钛进行了室温环境下应变率为0.001,0.01s-1的准静态和300,1400s-1的动态拉伸实验,获得了纯钛等温和绝热拉伸应力-应变曲线;实施了应变率为300s-1的冲击拉伸复元实验,获得了纯钛在高应变率下的等温应力-应变曲线。结果表明:纯钛的拉伸力学行为具有明显的应变硬化效应、应变率强化效应和绝热温升软化效应。采用修正的KHL模型较好地表征了纯钛在准静态和动态实验应变率范围内的拉伸力学行为。     

冲击载荷作用下应变率对砂岩力学性能的影响

借助于ANSYA/LS-DYNA数值分析软件对SHPB试验进行数值模拟,就不同应变率对砂岩力学性能的影响进行了研究,探讨了不同应变率对砂岩峰值应力、弹性模量、软化模量的影响规律,系统地分析了砂岩在不同应变率作用下的破坏规律。结果表明:随着应变率的增加,峰值应力显著增加,表现出较强的应变率相关性;应变率增大,弹性模量随之增大,但增长速率逐渐减小;应变率越大,软化模量反而降低。应变率ε从632.4 s-1变化到752.5 s-1时,软化模量由-2.98降到-4.18,降低了28.71%;当应变率ε大于752.5 s-1为1757.9时,软化模量仅降低了5%,说明应变率较大时变化趋势较为缓慢。高应变率下砂岩试件的动态压缩破坏主要呈现为轴向劈裂破坏。     

PC/ABS在高应变率下的压缩大变形

目的对PC/ABS在高应变率下的压缩大变形行为进行实验研究与模拟。方法在应变率为1600~5000 s~(-1),温度为293~353 K的范围内,选用霍普金森压杆获取其在高应变率、高温下的大变形行为;选用DSGZ本构模型,模拟PC/ABS在高应变率下的大变形。结果 PC/ABS大变形行为强烈依赖于应变率和温度,屈服应力随应变率增加或温度降低而升高,大变形行为包括弹性、屈服、应变软化和应变硬化。结论DSGZ本构可准确模拟PC/ABS在高应变率、高温下的大变形行为。     

有机玻璃在宽温度、宽应变率范围压缩性能实验研究

采用分离式Hopkinson压杆实验装置和材料试验机对有机玻璃(PMMA)进行不同温度和不同应变率的压缩实验研究,获得PMMA在-70~120℃温度范围和10-4/s~103/s应变率范围内应力应变曲线,分析应变率和温度对PMMA屈服应力和屈服应变的影响规律。结果表明:屈服应力随温度降低和应变率升高而增大,屈服应变随温度降低而增加;在不同应变率范围内,屈服应变随应变率增加的变化规律较为复杂。在-70~120℃温度范围和低应变率条件下,屈服应力和应变与温度关系可以用线性方程和带指数函数多项式进行描述,在室温条件和应变率为10-4/s~103/s范围内,屈服应力随对数应变率呈双线性关系增加,而屈服应变与应变率的关系较为复杂。     

三种建筑钢筋材料高应变率下拉伸力学性能研究

钢筋混凝土结构除承受静载荷外,在恐怖袭击、燃气管道爆炸等特殊情况下还会承受动态载荷的作用,因此,研究其组成材料之一的钢筋材料在动态载荷作用下的力学性能,对于研究钢筋混凝土结构整体在动态载荷作用下的力学响应有重要意义。该文首先利用旋转盘冲击拉伸试验系统对3种常用建筑钢筋材料(HPB235、HRB335和HRB400)在400 s-1~2000 s-1应变率范围内的动态拉伸力学性能进行试验研究,然后根据试验数据,分析应变率对屈服强度的影响规律,并对常用的Johnson-Cook本构模型进行修正,以获得可以更好描述这3种钢筋材料动态拉伸应力-应变关系的本构模型及相关的材料参数。研究结果表明:3种钢筋材料的屈服应力均随应变率的增大而增大,而静载屈服应力越低的钢筋对应变率越敏感;修正后的Johnson-Cook本构模型能较好地描述3种钢筋材料的动态拉伸应力-应变关系。     

三种船用钢的动态力学性能

利用分离式霍普金森杆（SHPB）对三种合金钢A、B、C的动态压缩性能（应变率500 s-1～7 500 s-1）进行研究。结果表明：三种材料中A的压缩屈服强度最高,其次为C,B的强度最低;材料A、B在应变率500 s-1～6 000 s-1范围内均没有表现出明显的应变率效应,在应变率7 500 s-1下表现出较弱的应变率效应;这两种材料的压缩曲线形态相似,均表现出一定的应变硬化。C材料在整个应变率范围内均未表现出应变率效应,表现出一定的应变硬化。     

5CrMnMo应变率和温度相关力学性能实验研究

在较大的温度(25℃-537℃)和应变率(10-4s-1-10-2s-1)范围内对5CrMnMo进行了拉伸实验,获得了相应的应力应变曲线.试验结果表明在室温和试验的应变率范围内(10-4s-1-10-2s-1),5CrMnMo的力学性能是应变率无关的.随着温度的升高,出现了模量E、屈服强度σs和抗拉强度σb的应变率强化效应和温度弱化效应;还出现了加工硬化倾向减小的机制和蠕变效应增大机制,且温度越高这两种机制越强,应变率越高这两种机制越弱.在这两种机制作用下,温度越高失稳应变εb越小,断后伸长率δ50越大;但应变率越高δ50越小.当试验温度较高且应变率较低时,伴随有马氏体板条向拉伸方向偏转的细观特征.     

Strain-Recovery Kinetics in Rubber Toughened Polymethylmethacrylate

The viscoelastic nature of polymers influences the material’s behaviour not only during its deformation up to strains beyond yielding, but also during and after its unloading. In the present work the recovery of the strain after the removal of the applied stress was studied as a function of time and temperature on rubber toughened polymethylmethacrylates (RTPMMAs). Constant strain rate tests under uniaxial tensile loading were performed at room temperature on three RTPMMAs, differing in dispersed phase content. Identical samples were deformed up to the same strain level and then unloaded. The residual strain was measured as a function of time at different constant temperatures. By applying a time–temperature equivalence, a residual strain versus time master curve was obtained and the relevant shift factors were determined. Isothermal strain recovery on samples deformed up to the same strain was also measured at different temperatures, in the range between room temperature and the material’s glass transition temperature. The residual strain after a given time was plotted as a function of temperature, obtaining an isochronous strain-recovery curve. Using the appropriate shift factors, an isothermal strain-recovery curve was then determined. The latter and the strain-recovery master curve are similar in the range of time over which recovery takes place, although an effect of the applied strain level on the curves’ shape was observed. The effects of the applied strain level and of the rubber particles content on the strain-recovery kinetics were evaluated.     

测定材料屈服强度的应变计法试验研究

对应变计测量屈服强度的可能性做了讨论，选择适合弹塑性区测试的应变片，进行与引伸计的对比试验以考察测试结果的异同试验表明两种方法测试同一试样所得值之差最大为７ＭＰａ，测试相同状态不同试样所得平均值之差不到７ＭＰａ，由于差别很小，故应变计法可用于屈服强度的工程测试，且与引伸计法具有相同的测量精确度。     

Strain Hardening of Initially Isotropic Metals under Loading along Slightly Curved Trajectories

By the example of martensitic steel we study regularities of strain hardening under loading along two-link broken paths corresponding to slightly curved strain paths. It is shown that the loading surface separating the domains of elastic and elastoplastic strains (yield surface) is displaced in the direction of a vector connecting the surface center with the loading path image point, while the shape of its frontal part remains unchanged. The yield surface center displacement versus the intensity of accumulated plastic strains is described by a curve invariant to the loading path.     

冲击速度对20Cr和40Cr钢应变速率、动态屈服强度作用的研究

研究了不同热处理状态的２０Ｃｒ和４０Ｃｒ钢在不同冲击速度（ｖ）下，应变速率（ε）和动态屈服强度（σα）的变化规律，研究表明：σα＝σ０ｅｘｐ（Ａｌｎε），ε＝ε０ｅｘｐ（Ｂｖ），σα＝σ０ｅｘｐ（Ｃｖ）．其中只有两个是独立的，并用粘塑性本构理论分析了微观作用机制。     

HQ80C 和 HQ100钢剪切屈服强度对温度和应变速率的敏感性

本文对 HQ80C 和 HQ100 钢在不同温度、不同应变速率下的屈服强度进行了研究。发现在不同温度的τ_s-lg(?)关系曲线上,Rosenfield 定义的Ⅰ区和Ⅱ区同属于位错运动的热激活机制。将Dorn-Rajnak 理论用于本研究,证明本文所研究的两种材料的形变对温度和应变速率敏感的机理是位错运动的 Peierls 机制中的 P-N 力对其敏感所致。     

面内异性材料的应力和应变状态分析

迄今有关材料应力和应变状态的分析多限于面内同性材料。然而,绝大多数板树为面内异性,因此对所有板材的塑性变形问题一味在面内同性之条件下研究未免就有不妥之处。本文在面内异性的前提下,对板料的应力和应变状态进行了分析,并且初步探讨了用液压胀形试验求得应力应变曲线的一些问题。     

The International Foundry and Heat Treatment Conference ‘82

Abstract

Sheet materials for hot gas path components in modern land based gas turbines demand high strength over the temperature range 650–950°C and freedom from serious in-service embrittlement. This is particularly critical where a gas turbine is subject to cycling since thermal stresses can lead to the cracking of such components. It is also highly desirable that if cracking does occur, components can be repaired safely and easily. Haynes 230, a modern alloy, is relatively immune to in-service embrittlement, particularly in comparison to some older materials, but may require a rejuvenation heat treatment to facilitate repairs after in-service exposure. A rejuvenation heat treatment at 1177°C for 0.5 hour was shown to restore stress rupture and weld ductility to those required by AMS 5878A and Section IX of the ASME Vessel and Boiler Code. Stress rupture results for the aged samples indicated that lives were in excess of those for materials in the as-received condition. This was ascribed to grain boundary precipitation.     

板材等效应力-等效应变曲线的建立及分析

为了研究不同屈服准则下板材等效应力-等效应变曲线的适用性,基于Hill48、Hill79、Hill90和Hosford屈服准则和试验获得的板材双向拉伸应力应变曲线,对两种薄钢板在不同加载比例下的等效应力-等效应变曲线进行了试验研究和理论分析.结果表明,对于所研究的两种薄钢板,采用Hill48、Hill79、Hill90屈服准则得到的不同加载比例下等效应力-等效应变曲线的差别较大,而采用Hosford屈服准则得到的等效应力-等效应变曲线相差很小.     

较高应变速率下结构钢屈服强度的估计

本文给出了一种考虑应变速率效应时材料屈服强度近似求法，它依据两组低应变速率的拉伸试验数据，对其它应变速率下的屈服强度进行估计，并具有良好的精度。