激光选区熔化17-4PH不锈钢的动态性能研究

激光选区熔化制造的不锈钢结构及材料的动态性能测试研究是工程结构设计与应用分析的基础。采用液压伺服材料试验机和霍普金森压杆对激光选区熔化17-4PH不锈钢的准静态和动态压缩性能进行研究，分析17-4PH不锈钢本构特性的动态应变率效应。研究结果显示，激光选区熔化17-4PH不锈钢具有应变率强化效应，随应变率增大，流动应力增大，应变率敏感因数为62.598。微观结构分析表明，17-4PH不锈钢发生绝热剪切带破坏。     

轨道车辆SUS304不锈钢材料动态力学性能与本构模型修正

为研究轨道车辆车体常用SUS304不锈钢材料的动态力学性能,进行了0.0002 s-1～500 s-1宽应变率下的动态拉伸试验,得到了不同应变率下的应力应变曲线,结果表明在动态拉伸过程中该材料表现出应变硬化现象,应变率强化效应和一定的热软化效应.为准确描述该材料的动态力学性能,首先建立了该材料在室温下的Johnson-...     

Ti-6Al-4V动态力学性能与本构关系研究

采用分离式霍普金森压杆装置(SHPB)对钛合金(Ti-6Al-4V)进行动态压缩试验，获得不同温度和应变率的真实应力—应变曲线，分析了钛合金在应变率2000/s～10000/s、温度20℃～800℃范围内的动态力学性能，通过试验数据拟合得到Johnson-Cook(J-C)本构方程。试验研究结果表明，常温(20℃)条件下Ti-6Al-4V具有明显的应变和应变率强化效应，同时应变和应变率强化效应逐渐减弱，800℃时几乎没有应变和应变率强化效应；随着温度的提高，不同应变率的应力均近似线性下降，表现出明显的热软化效应；在应变硬化和热软化耦合作用下，试样剪切区产生绝热剪切破坏；所得的J-C本构模型较好地拟合了真实应力应变值及变化趋势。     

列车车体SUS301L-HT不锈钢动态力学性能及其对结构吸能特性的影响

对SUS301L-HT不锈钢材料分别进行了准静态拉伸试验和动态冲击拉伸试验,以获得不同应变率下的材料本构关系。为准确地描述SUS301L-HT不锈钢材料的动态力学性能,采用了列表插值法,并通过对比有限元对标和试验数据来验证该方法的可靠性。以典型薄壁吸能结构为载体,采用2种材料参数,对比分析了SUS301L-HT不锈钢材料的动态力学性能对结构吸能特性的影响。研究结果表明：SUS301L-HT不锈钢具有明显的应变率强化效应,随着应变率的增大,材料的塑性硬化能力降低,表现出明显的温度软化效应;列表插值法相比动态本构模型能更好地描述SUS301L-HT不锈钢的动态力学性能,且采用列表插值法得到的结果与试验结果、有限元结果均有良好的一致性;列车碰撞的应变率属于中低应变率范围,对于SUS301L-HT不锈钢制成的车体吸能结构,考虑应变率效应的结构的实际吸能量要比不考虑应变率效应的相同结构的吸能量高,但初始峰值力相对较大。     

T800碳纤维增强树脂基单向复合材料动态力学性能测试研究

使用霍普金森压杆(SHPB)装置对国产T800碳纤维增强环氧树脂基单向复合材料的动态压缩性能进行测试,根据样品内应力均匀和恒应变率加载要求,优选了整形器尺寸和样品尺寸,并对复合材料的动态压缩性能和失效方式进行了初步探索。结果表明,通过控制退火态紫铜整形器直径和撞击杆入射速度,可以获得具有不同上升沿斜率的加载波,厚度为0.5mm、直径为8mm的紫铜整形器可以获得理想的入射波;厚度为7mm、直径为12mm的圆柱型样品可实现动态压缩过程中的恒应变率加载;在动态压缩条件下,碳纤维增强环氧树脂单向复合材料具有显著的应变硬化和应变率强化效应,其断裂形式包括纤维/基体脱粘、纤维拔出断裂、复合材料整体剪切断裂、基体解理开裂和基体分层剪切断裂等5种混合断裂形式。     

不同加载条件下316L不锈钢的疲劳蠕变行为研究

对550℃时不同加载条件下316L不锈钢的疲劳蠕变行为进行了系统的研究，该温度恰是316L材料的动态应变时效敏感温度。在循环过程中，动态应变时效表现为位移或平均应变的突然阶跃现象。同时，研究发现，当最小应力小于0MPa时，位移阶跃现象在循环变形的早期出现，且整个循环过程中会出现数次阶跃；而当最小应力大于0MPa时，位移阶跃现象仅在循环变形的末期出现一次。     

马氏体沉淀硬化不锈钢FV520B动态力学性能及本构模型的研究

为了研究马氏体沉淀硬化不锈钢FV520B的动态力学行为,采用Instron液压试验机和分离式霍普金森压杆试验装置,在不同温度(分别为20℃、100℃、300℃、500℃、700℃)和不同应变率(分别为0.001 s~(-1)、1 000 s~(-1)、3 000 s~(-1)、6 000 s~(-1))条件下对圆柱形试样进行了准静态和动态加载试验。基于Jonson-Cook和Power-Law两种本构模型对试验数据进行了拟合。试验结果表明,材料的屈服强度与流动应力随着温度升高而降低;在温度一定时,随着应变和应变率的增大,材料的流动应力增高,具有典型的温度软化、应变强化和应变率强化特性。研究表明,相比经典JonsonCook模型,Power-Law模型与试验结果吻合的更好,更适用于FV520B材料。     

粉末冶金摩擦材料冲击和被动围压动态性能比较

比较了粉末冶金摩擦材料冲击和被动围压的动态性能，实验在分离式Hopkinson压杆(SHPB)上进行，应变率范围为10^2～10^3／s，通过试验得到了该材料在2种工况下的动态应力应变曲线。结果发现：1)没有围压时该材料有应变率弱化效应，但没发现绝热剪切现象；2)没有围压时材料的初始裂纹和孔隙在受到冲击时形成大范围的多源裂纹及孔洞分布群迅速扩展，材料的破坏模式为冲击脆性破坏；3)在被动围压下，同等应变率作用下只有微裂纹出现，在基体上出现了大量孪晶。     

含硼不锈钢的热变形行为

在304不锈钢成分基础上,添加了质量分数1.96％的硼元素,采用真空感应熔炼技术制备含硼不锈钢,对该钢进行单道次热压缩试验,研究了该钢在900～1150℃ 和应变速率0.1～10 s-1条件下的热变形行为;根据试验数据,基于Arrhenius方程并结合5次多项式拟合建立该钢的热变形本构模型,对加工硬化率-真应力曲线进行分析确定该钢发生动态再结晶的临界条件.结果表明:在试验参数下热压缩后,含硼不锈钢的流变应力-应变曲线为典型的动态再结晶型,软化机制以动态再结晶为主;随着变形温度的升高或应变速率的减小,试验钢的峰值应力及其对应的真应变降低;采用所建立的热变形本构方程计算得到的真应力-真应变曲线与试验测得的相吻合,平均相对误差绝对值为2.76％,说明该本构模型能够准确预测含硼不锈钢的热变形行为;变形温度较高、应变速率较小时,该钢较易发生动态再结晶.     

不同温度下TiB_2/2024Al复合材料的高应变速率剪切行为

采用改进的分离式Hopkinson拉杆试验装置和新设计的帽形剪切试样,研究了混合盐法制备的TiB_2/2024Al复合材料在不同温度(25,150,300,450℃)下的高应变速率(动态)剪切行为,并观察了复合材料的剪切断口形貌。结果表明:不同温度下,复合材料的动态名义剪切应力-剪切应变曲线相似,变形初期剪切应力随剪切应变的增大而增大,当剪切应变超过一定值时,曲线呈稳态流变特征;随着温度的升高,复合材料的剪切强度降低而断裂应变增大;复合材料剪切断口主要呈金属撕裂棱和韧窝形貌,局部有熔铝带存在,部分TiB_2颗粒上出现裂纹,随着温度的升高,断口中孔洞的数量增加,尺寸增大。     

0Cr18Ni9Ti不锈钢材料单轴应力塑性变形研究

对0Cr18Ni9Ti不锈钢材料进行单轴塑性变形试验,建立应力-应变曲线关系,讨论循环加载和含蠕变循环加载对0Cr18Ni9Ti材料塑性变形的影响,得出其在试验加载条件下的塑性变形规律。     

45钢椭圆孔板应力集中的应变率效应

含孔板的应力集中问题一直是结构安全评估的重要研究课题。许多学者研究了线弹性孔板在静态载荷下的应力集中问题,包括孔的形状,材料的各向异性和加载方向等因素的影响。然而,当孔板承受动态载荷发生塑性变形时,应力应变关系的非线性和应变率效应会导致应力集中与线弹性结果有明显的不同。因此,基于Johnson-Cook模型,对45号钢含孔板孔边的动态应力集中问题进行了系统的有限元分析。研究结果表明,塑性应力集中系数不仅取决于加载大小(应变)而且还取决于加载速度(应变速率)。给定远端应变1%,在平面应力状态下:圆孔板在应变率6)ε∞=20/s下的应力集中系数比应变率6)ε∞=0. 1/s下的结果高10%;对于形状因子(短轴/长轴)为0. 5的椭圆孔板,在应变率6)ε∞=20/s下的应力集中系数比应变率6)ε∞=0. 1/s下的结果高11%。     

考虑成形方向的航空铝合金修正本构模型的构建

为了能够准确地反映材料成形方向对其动态力学性能的影响,利用电子万能试验机及分离式霍普金森压杆（SHPB）装置,对航空铝合金7050-T7451板材沿不同成形方向（法向ND,横向TD,轧向RD）取样,并进行准静态加载试验和动态冲击剪切试验。结果表明：成形方向是影响材料准静态和动态力学性能的重要因素之一,在动态冲击剪切过程中,铝合金7050-T7451表现出一定的应变率敏感性和正应变率强化效应。基于材料的成形方向影响规律,构建包含应变率敏感函数项的修正的Johnson-Cook本构模型,并对比验证修正模型与试验数据的结果,证明了修正的、包含应变率函数项的材料本构模型更适用于描述不同成形方向下的材料动态力学性能,该模型能够为建立精确可靠的各向异性材料仿真模型提供数据支持。     

WA—600型电液式万能试验机

广州试验仪器厂开发的WA—600型电液式万能试验机已通过技术鉴定.该机主要用于金属材料的拉伸、压缩、弯曲、剪切等多项性能试验.它采用液压加载、电子测力、测变形、用微机进行实时数据处理,能在试验过程中对负荷值、变形值、加载速率和应变速率以直读式数字显示;备有x—y 函数记录仪,能自动描绘负载——变形曲线和负载——时间曲线;备有打印机,能自动打印出试验结果和数据处理结果.试验机还采用液压夹头以夹持试     

6061-T6铝合金薄板剪切试件设计及动态剪切力学特性分析

车身结构影响了整车的碰撞安全性,其中车身承载部件在碰撞过程中主要表现为剪切失效,因此需要对车身材料的动态剪切力学特性展开研究。为了描述6061-T6铝合金材料在复杂工况下的力学特性,进行了准静态和动态力学性能试验。基于不同应力状态和应变率下铝合金力学性能的测试数据,标定了材料的本构模型和断裂模型参数,并通过对比试验与仿真结果验证了材料参数的准确性。为了实现拉伸试验机开展铝合金薄板剪切试验,设计四种形状的薄板剪切试件,采用数值模拟对比所设计剪切试件的应力及应变分布,并分析不同剪切应变率对6061-T6铝合金材料剪切力学特性的影响规律。结果表明：圆形开口对称试件适用于研究塑性变形阶段的失效断裂,而圆形开口偏置试件适用于研究弹性变形阶段的应力应变关系。在低剪切应变率范围内,6061-T6铝合金无显著的应变率强化效应,然而随着应变率的增加敏感性有所提高。     

应力波载荷作用下CFRP、GFRP层板动态拉伸性能的实验研究

介绍了Hopkinson杆冲击拉伸实验设备以及实验技术,推导了应力、应变的计算公式。利用Hopkinson杆加载装置对CFRP、GFRP层合板进行了冲击拉伸实验研究,得到不同应变率下CFRP、GFRP层板的应力、应变(бε)曲线,以及断裂强度、拉伸模量、断裂应变等力学参数,以期对复合材料层板在冲击拉伸情况下动态力学行为和变形、破坏机理有一个初步的认识。     

316LN不锈钢低速率应变下的热变形行为（英文）

目前,对316LN不锈钢在低速率应变下的热变形行为研究很少。本文选用工业316LN不锈钢,通过Gleeble-3800热模拟试验机进行了600~(-1) 100℃温度下,应变速率为3×10~(-3) s~(-1)的热压缩试验,得到了真应力-应变曲线。通过分析真应力-应变曲线和试样的微观组织,得到了如下结论:1 000℃和稍高温度是适于低速率应变下316LN不锈钢加工的温度。     

316LN不锈钢低速率应变下的热变形行为

目前, 对316LN不锈钢在低速率应变下的热变形行为研究很少. 本文选用工业316LN不锈钢, 通过Gleeble-3800热模拟试验机进行了600-1 100 ℃温度下, 应变速率为3×10-3 s-1的热压缩试验, 得到了真应力-应变曲线. 通过分析真应力-应变曲线和试样的微观组织, 得到了如下结论: 1 000 ℃和稍高温度是适于低速率应变下316LN不锈钢加工的温度.     

比例加载路径下板料本构模型的建立及实验验证

根据单位体积塑性功相等原理，基于Druker公设以及等向强化模型，利用比例加载的特点，推导出板料在无卸载比例加载路径下的双向拉伸本构模型，并给出几种不同屈服准则下的本构模型。采用两种薄钢板BH220、SPEN进行了十字形双向拉伸实验研究，给出了这两种薄钢板在加载比例1：1和2：1情况下应力应变关系的理论曲线和实验曲线对比分析结果。结果表明，在小变形范围内，采用Hosford、Barlat89、Mises屈服准则得到的双向拉伸应力应变曲线与实验结果符合得较好。结合已有文献的研究结果说明：在小变形范围内以及无卸载比例加载路径下双向拉伸本构模型是正确性的；在小变形比例加载情况下，各向异性板料的强化规律为等向强化。     

0Cr17Mn17Mo3NiN奥氏体不锈钢的热变形行为及热加工图

采用Gleeble-3500热模拟试验机研究0Cr17Mn17Mo3NiN奥氏体不锈钢在950~1 100℃,0.01~1 s^-1条件下的热变形行为。依据热压缩过程中0Cr17Mn17Mo3NiN奥氏体不锈钢的真应变-真应力曲线,确定了其在该热变形参数下的高温本构方程,并根据动态材料模型建立热加工图。结果表明,在相同的应变速率下,流变应力随着温度的升高而降低;而在相同的变形温度下,流变应力随着应变速率的减小而降低。0Cr17Mn17Mo3NiN奥氏体不锈钢的热变形激活能为549 kJ/mol。在980~1 050℃范围内,真应变为0.4,应变速率为0.01~0.1 s^-1时,能量耗散效率η值为0.28~0.3,0Cr17Mn17Mo3NiN奥氏体不锈钢容易发生动态再结晶。因此,该温度区域是最优的热加工工艺窗口。