30CrMnSiNi2A钢的动态屈服强度研究

采用分离式Hopkinson压杆技术,对经过不同热处理的低合金超高强度钢—30CrMnSiNi2A钢的动态力学行为进行研究。试样经过正火热处理、860℃淬火+600℃回火、860℃淬火+200℃回火热处理3种热处理制度后,经过动态力学实验得出:30CrMnSiNi2A钢在不同应变率下的屈服强度值随应变率增加而增大,呈现一定的应变率敏感性;在860℃淬火+200℃回火状态下,表现为一定的回火脆性;在860℃淬火+600℃回火状态时表现为优良的综合力学性能。     

钢的屈服强度与激活能

研究了１６Ｍｎ钢在较大范围温度和应变速率下的屈服强度以及激活能与应力的关系。屈服强度和对数应变速率分阶段呈线性关系，且随温度降低和应变速率升高而升高。外加应力对激活能无影响，但增加温度使其升高。通过拟合分析，获得屈服强度和温度、应变速率以及激活能的关系，该关系可以获得与试验较为理想的吻合。     

极限穿透速度与靶板材料动态屈服强度

以钨球侵彻装甲板试验研究结果为依据，运用牛顿第二定律，对不同弹靶条件下靶板材料的动态屈服强度进行了计算．结果表明，靶板材料的动态屈服强度并非常数，而与靶板厚度有直接关系，进而对极限穿透速度计算公式中靶板材料动态屈服强度一项进行修正，采用修正公式可获得与试验数据相符的结果．     

金属材料动态剪切测试方法

材料的动态剪切性能参数是进行弹箭及装甲防护系统设计的重要基础。由于目前所采用的拉伸剪切试样在应力均匀性及受力状态方面仍存在问题,给测试结果的准确性带来影响。采用数值模拟对5种常见拉伸剪切试样进行了对比分析,并针对现有问题设计出一种新型拉伸剪切试样。该试样在准静态、动态加载下应力分布均匀而且接近纯剪切的应力状态,适合在大应变率、大应变范围内对材料的剪切力学性能进行准确测试。通过与压缩加载下双剪切试样的测试结果进行对比,发现两种试样获得的应力-应变曲线吻合较好,而且新型试样具有更长的塑性流动段。采用有限元软件对TC4钛合金试样的变形及断裂过程进行了模拟,并通过与高速摄影结果进行对比发现两者剪切区的变形及裂纹扩展情况相互吻合,从而验证了试样设计及数值模拟结果的有效性。     

冲击载荷下锰铜计的动态屈服强度

埋入材料中的应力计在动态载荷下的响应是动态测试领域中一个重要的课题。箔式锰铜应力计在动态载荷下的屈服强度能够通过分析其标定曲线得到，这一分析方法利用了ReSenbergZ和Partom Y推导的锰铜电阻变化的基本关系式，适用于应力计在加载中处于塑性增强的阶段。本文通过平板撞击实验得到了箔式锰铜计在1．5～9．0GPa范围下的动态屈服强度，与国外数据比较，结果较为吻合。     

结构钢动态屈服机制的研究

在Hopkinson压杆上测量不同组织结构钢的动态屈服强度,分析了动态性能与冲击速度的关系并观察其微观组织.得到冲击速度与屈服强度的关系,并初步明确了动态强化的机制.结果表明,冲击速度上升,动态屈服强度上升;上升程度决定于组织而不是强度.冲击时孪晶的优先出现是动态屈服强度上升的主要因素.     

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。     

无缺陷弯管的塑性极限载荷的双剪统一屈服解

采用双剪统一屈服准则,分析等厚度薄壁弯管在内压作用下的塑性极限载荷问题,推导出塑性极限载荷统一表达式.在该表达式中,当其系数取不同的值时,就可得到按Tresca屈服准则、双剪统一屈服准则所得的结果,并能较好逼近Mises屈服准则所得的结果.     

装甲钢在高应变率下的热塑剪切失稳

本文通过正交切削试验方法,研究了某装甲钢在高应变率下的热塑剪切失稳现象,讨论了热塑剪切失稳的临界条件以及热塑剪切带宽度的变化规律,理论分析与试验结果是一致的。     

基于GA-ANN的不锈钢复合板剪切强度优化模型研究

基于人工神经网络和遗传算法,结合177组不锈钢复合板实测数据,构建不锈钢复合板剪切强度模型。研究确定不锈钢铬当量、铬镍当量比、复合板覆层厚度以及基材厚度为网络输入量,复合板剪切强度为输出量,隐含层节点数由试探寻优法确定,优化网络结构为4-7-1;比较Levenberg-Marquardt、Quick-Propagation、Standard Back-Propagation算法的训练误差、测试误差及计算迭代步数,确定以误差最小、计算速度最快的LM算法训练网络;另外,利用提前终止法避免ANN模型产生的过拟合的问题;在此基础上,引入遗传算法进一步优化ANN网络的权值和阈值,使得复合板剪切强度预测值与实测值相关系数达到0.997;将所构建模型用于实际不锈钢复合板剪切强度的预测,与实测值相近,进一步验证预测模型的有效性和可靠性。     

应变和应变率对绝热剪切敏感性的影响

利用分离式霍普金森压杆装置(SHPB),对不同形状的铝合金、铜合金、45钢、82钢和钛合金进行动态冲击试验,通过扫描电镜观察绝热剪切带的微观形貌,从理论和实验中分析应变和应变率对绝热剪切过程的影响。研究表明,只有当材料具有一定大的应变量、足够高的应变率时,才会出现绝热剪切带。     

中应变率下纯铜强迫剪切行为的研究

沿退火纯铜板材法向取帽型试样,用万能试验机在中应变率(1s-1)下对其进行压缩试验.借助金相显微、电子背散射衍射(EBSD)技术、显微硬度测试等手段,研究不同变形纯铜强迫剪切变形行为特征.结果表明:在中应变率下,试样力学响应加工硬化明显.变形主要集中在帽形试样两端的豁口连接处,且出现裂纹,并形成两端向中部扩展趋势.随变形量增加,剪切区域内部的晶粒首先沿剪切方向被拉长,随后破碎成等轴细晶,小角度晶界占比率逐步降低,越靠近剪切带,硬度越高,带内硬度明显高于带外.剪切带内晶体择优取向明显,且不同变形量样品的织构特征类似.     

冲击载荷作用下机构强度可靠性研究

针对冲击载荷作用高应变率材料性能的变化,采用塑性分析与设计的方法,对强度特征值进行了深入研究,得出了初步的结论。以某火箭导弹发射系统插拔机构为应用实例,得出了计算结果,分析了强度可靠性。此例的成功应用,为武器装备冲击载荷下机构强度可靠性的计算提供了重要参考依据。     

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。     

30CrNi3MoV钢热塑剪切带内的应变和应变速率

提出了３０ＣｒＮｉ３Ｍｏｖ低合金钢正交切削的试验结果和计算规则，锯齿状切屑上热塑剪切带内的应变和应变速率的模型及计算公式。计算结果表明正交切削试验中出现的热塑剪切带的切应变可达２０００％，应变速率高达１０￣５ｓ￣（－２）。     

混凝土动态断裂数值模拟研究

动态拉伸载荷下,混凝土断裂强度随应变率的增加而提高。根据混凝土内部骨料与砂浆的力学性能,建立描述混凝土材料的细观有限元模型。通过ABAQUS二次开发单元UEL计算动载荷下垂直骨料砂浆界面裂纹的扩展,计算不同加载率下裂纹的扩展路径。计算结果表明,在低加载率下,裂纹沿着骨料与砂浆界面传播,在高加载率下,裂纹将穿过骨料,分析表明混凝土应变率效应的物理成因应为骨料断裂所致。     

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。     

30CrMnSiNi2A钢在不同应变率下的力学性能研究

选用30CrMnSiNi2A钢的3组试样:正火处理,硬度为19(标号1)、860℃淬火200℃回火,硬度为49(标号2)、860℃淬火600℃回火,硬度为34(标号3),在电子万能材料实验机和SHPB动态测试装置上进行不同应变率下的静态压缩和动态冲击实验。结果显示,30CrMnSiNi2A钢屈服强度具有一定的应变率敏感性。根据静态、动态实验结果,结合Perzyna公式,得到3组试样钢屈服强度与应变率之间的关系式。进一步利用实验结果,结合Johnson-Cook模型拟合出3组试样钢的本构方程,通过拟合方程得到的应力-应变曲线与实验所得应力-应变曲线非常吻合,表明该方程能较好描述试样的本构关系。     

7055-T6I4铝合金动态冲击性能及显微组织演变分析

旨在填补7055铝合金宽温度和宽应变率范围动态冲击的显微组织演变机制的不足,基于较宽温度和应变率范围的霍普金森压杆动态冲击试验,对7055铝合金动态力学性能及动态冲击后试样的SEM和TEM显微组织进行研究,分析温度和动态冲击应变率对7055铝合金组织与性能的影响。结果表明:低温环境下,随着应变率不断增大,7055铝合金的金相组织演变过程均存在绝热剪切带,其内部存在汇聚型微裂纹;随着温度升高,7055铝合金的动态冲击变形组织并未呈明显绝热剪切带,多以扭曲形变带形式存在;温度低于220℃,7055铝合金的TEM显微组织主要以不稳定的η′析出相为主,其数量和密度与温度有明显负相关。     

20MnSi热轧带肋钢筋强度偏低原因分析

某公司生产的一批400HRB热轧带肋钢筋在进行出厂检验时发现屈服强度达不到要求。通过对钢筋成分、力学性能、金相组织和生产工艺等分析。结果表明,组织中晶粒粗大是导致钢筋屈服强度降低的主要原因,而轧制温度过高是引起晶粒粗大的的直接原因。从而提出控制轧制温度及采用V、Ti、Nb微合金化等方法来细化晶粒,改善钢筋的综合性能的建议。