金属材料拉伸试验随不同速率控制模式的改进

论文主要描述了金属材料拉伸试验的两种不同试验速率方法对试验结果的影响,从今后的试验方法发展趋势上对于试验机的要求作了阐述,介绍了先进的试验机控制系统。     

拉伸试验准应变速率控制法

为了满足GB/T 228.1-2010方法A对拉伸速度的要求,提出了一种准应变速率控制方法,即用全程位移自动控制间接实现对试样的应变速率控制,它考虑了系统柔度.无论测试何种材料、何种尺寸试样,仅需输入试样尺寸、估计的弹性模量和屈服强度,程序会自动计算出系统柔度和各阶段拉伸速度,对整个试验进行自动控制,使不同试验机做出的试验结果真正具有可比性.     

应变速率和位移速率对测定金属材料屈服强度影响的探讨

采用应变速率、位移速率和分段进行应变速率控制模式,测定有明显物理屈服金属材料的拉伸屈服强度,分析应变速率和位移速率对测定屈服强度影响,探讨在拉伸试验中如何正确使用应变速率控制模式。     

超塑性拉伸变形应变速率敏感性指数的试验测量及其精细分析

从理论上导出不同典型变形路径下用试验参数F(变形载荷 )、v(十字头速度 )和l(试样标距长度 )表达的应变速率 ( ε)敏感性指数m的一组公式 ,并由此建立了在一组恒 ε试验、恒v试验和定F试验曲线上测量定长度应变速率敏感性指数ml、恒速度应变速率敏感性指数mv 和定载荷应变速率敏感性指数mF 的统一方法。在同一组恒 ε(恒v或定F)曲线上测得ml、mv 和mF,而且测得的ml、mv 和mF 是不相同的 ,这说明超塑性变形具有较强的结构敏感性。但是在不同组的恒 ε、恒v和定F试验曲线上用相同的测量公式测得的ml、mv 或mF 的值也各不相同 ,便是应分析的问题 ,于是又对m值的结构敏感性作了精细分析。     

拉伸速率对工程塑料力学性能的影响

本文研究了不同加载速率v对工程塑料(PBT、PSF、PEI、PES)拉伸性能的影响。实验结果显示,四种不同工程塑料的抗拉强度随拉伸速率的变化具有相似的变化趋势:开始时,抗拉强度随拉伸速率的增大而迅速增大,当达到某临界值时,抗拉强度缓慢增大。     

金属拉伸速度对强度影响的控制

介绍了以低合金结构钢作为研究对象,进行力学拉伸试验,通过试验和理论分析及公式推导,提出直接控制拉伸速度的操作方法,控制金属拉伸速度对强度的影响,有利于提高对金属材料强度测试的准确性.     

应变速率对Q460钢及其埋弧焊接头拉伸行为的影响

利用埋弧焊技术对Q460钢进行焊接,研究了应变速率(0.001～100 s^-1)对母材及焊接接头拉伸性能和断口形貌的影响。结果表明：焊接接头的室温准静态(应变速率为0.001 s^-1)屈服强度、抗拉强度与母材均接近,但断后伸长率明显减小;随应变速率增大,母材屈服强度和抗拉强度的增大,对应变速率敏感;当应变速率在0.01～0.1 s^-1时,焊接接头的屈服强度和抗拉强度与准静态相当,当应变速率在1～100 s^-1时,强度明显提高,即强度对高应变速率敏感;母材、焊接接头的断后伸长率均先降低后增大,最小值分别出现在应变速率为0.01,0.1 s^-1,焊接接头变化幅度很小;应变速率的增加使焊接接头拉伸断口中的韧窝先变小变浅随后变大变深,但未改变微观断裂机制,接头均为韧性断裂。     

拉伸变形应变速率敏感性指数的力学涵义及其规范测量

鉴于建立超塑性变形定量力学解析理论的重要性,从分析Backofen超塑性拉伸的本构方程出发,讨论了方程中的材料参数k和应变速率敏感性指数m的力学涵义。提出了恒应变ε、恒速度υ和定载荷F三种典型变形路径条件下应变速率敏感性指数的规范测量公式。对每种变形路径又提出应变速率敏感性指数的传统测量方法和计算机模拟精确测量方法,并作了精度对比分析。给出了典型超塑Zn-5%Al合金在常态（18℃）和超塑状态（340℃）时三种变形路径下应变速率敏感性指数m ε、m υ和m F的实测结果。由于三者之间不但存在大的偏差,而且随ε的变化规律也各异。这就从试验上判明,即使在相同的应力状态下,应变速率敏感性指数也与变形路径密切相关。由此便向力学理论提出新的问题,要求从理论上解答偏差和变化规律不同的原因,进而揭示其力学本质。     

37CrNi3MoVE钢不同加载速率下应力腐蚀行为的试验研究

利用紧凑拉伸(CT)试样对水下高压气瓶用钢37CrNi3MoVE材料在模拟海水环境中进行了应力腐蚀试验研究,采用恒位移速率控制,试样为平面应力试样,获得了不同位移速率下载荷一位移曲线和裂纹扩展速率与应力强度因子关系曲线.结果表明,载荷与裂纹扩展速率增长趋势与加载速率密切相关,位移速率为5.0×10-5 mm/s比1.0×10-5 mm/s时裂纹扩展前期的最大载荷高12.73％,裂纹扩展约2 mm后,相同裂纹长度下能承受的载荷基本一致;该材料在海水环境中,平面应力状态下,裂纹起始扩展应力强度因子约110 MPa√m.位移速率为1.0×10-5 mm/s和3.0×10-5mm/s时测得的裂纹扩展速率da/ dt分别出现2.9×10-5 mm/s和8.2×10-5 mm/s的稳定扩展阶段,但位移速率为5.0×10-5 mm/s时,da/dt与KI的关系曲线没有明显稳定扩展阶段.位移速率低者比位移速率高的应力腐蚀明显.     

温度及应变速率对TWIP钢拉伸性能的影响

通过拉伸试验研究了温度和应变速率对孪生诱发塑性(TWIP)钢拉伸性能的影响。结果表明:随着温度升高,TWIP钢的强度逐渐下降,断后伸长率逐渐增加,应变硬化指数随真应变增加达到并维持在较高的水平,试验钢的均匀变形能力得到提高,宏观塑性增加;随应变速率增大,试验钢的流变应力升高,断后伸长率下降,抗拉强度基本保持不变,应变硬化率曲线上的平台区长度明显变短,这表明孪生受到抑制,较早达到硬化极值;应变硬化指数峰值随应变速率的增大而减小,TWIP钢的均匀变形能力及宏观塑性下降。     

GB／T7314-2005《金属材料 室温压缩试验方法》实施要点

本文从GB／T7314-2005的修订原则、采用国际先进标准的程度及其理由、压缩试验的术语和定义、压缩试样的设计、试验设备、试验条件、压缩性能的测定、测定性能结果数值的修约、测定性能结果的不确定度、修订前后主要技术内容的比较、本标准的可行性和先进性几个方面阐述GB／T7314—2005《金属材料 室温压缩试验方法》的实施要点。     

Investigation on Uniaxial Tensile Instability of USIBOR1500 Steel Sheets at Elevated Temperature

In the sheet forming process with stretch, diffuse instability and localized instability usually occur in the process one after another. The necking rate has a great impact on the instability process and the forming limits of the rate sensitive material, such as USIBOR1500 steel sheets at elevated temperature. The available reports about this steel mainly focus on hot uniaxial tensile, martensitic transformation and forming process, but there are few investigations on instability behavior and forming limits. Based on Inoue Kachiro’s flow stress constitutive model at elevated temperature, combined with Swift’s diffuse instability rule and Hill’s localized instability rule, the relation is theoretically deduced between the diffuse necking rate along with the localized necking rate and the exponent of strain rate sensitivity together with the strain rate in the case of the USIBOR1500 steel sheets at elevated temperature. According to the time–temperature characteristics of the hot stamping process, tensile tests of the steel sheets were carried out on Gleeble3800, and the stress–strain curves were obtained at different temperatures and different strain rates. Then the values of the exponent of strain rate sensitivity and the hardening exponent were obtained through fitting the curves by least squares. The tests also helped to provide the distribution laws of the major strain of the specimens and the uniform strains as well as the necking width. The uniform strains obtained from the tests are matched well with the theoretical calculations.     

轧态CrCoNi中熵合金动态拉伸本构模型的建立和变形机理研究

CrCoNi中熵合金在准静态拉伸下具有良好的强度和塑性,而其动态拉伸力学行为还有待研究。利用霍普金森拉杆分别对CrCoNi中熵合金试样进行了室温(298 K)和低温(77 K)下不同应变率的动态拉伸力学行为研究,建立了修正的J-C(Johson-Cook)本构模型对其塑性流动行为进行了较好的描述,通过断后样品的微观组织表征揭示了其变形机理。结果表明：室温下CrCoNi中熵合金的强度和塑性随着应变率增大逐渐提高。与准静态拉伸相比,动态拉伸应变率为1 200～5 000 s^-1时,试样的屈服强度增大至560 MPa到1 150 MPa,伸长率增长至60%到90%;低温下强度表现出相似的应变率效应且强度较室温下更高,但韧性有所降低。变形机理结果表明：相比于室温准静态,室温动态拉伸下试样内部孪晶密度更大且交叉孪晶出现、FCC→HCP相变发生、纳米晶形成,三者共同作用促使CrCoNi中熵合金加工硬化提高;相比于室温动态拉伸,低温动态拉伸下试样孪晶密度过大导致孪晶增厚,且纳米晶形成,促使试样加工硬化进一步提高,而孪晶增厚加强了对位错的阻碍致使韧性降低。     

位移速率与应变速率对测定金属材料屈服强度的影响及分析

本文介绍用不同应变速率和不同位移速率对低碳钢和硬铝的测试方法,通过对试验结果和试验曲线的分析对比,进而得出相应的结论。