装甲钢动态性能与抗弹性能关系研究

对四种不同回火状态的603、675、685装甲钢进行了一维压杆动态压缩和剪切性能实验.通过对各种状态装甲钢动态力学性能的测试和分析,并结合这些材料模拟靶式的实验结果,建立了材料的动态压缩屈服强度与侵彻深度之间对应关系,最终选定装甲钢动态压缩屈服强度作为表征装甲材料使用性能的参量.     

基于Johnson-Cook本构模型的高强度装甲钢动态力学性能参数标定及验证

具有高屈服强度的某装甲钢广泛应用于我国装甲车辆。为准确模拟该装甲钢的动态力学行为,开展基于Johnson-Cook（J-C）本构模型的动态本构参数标定及验证。采用万能材料试验机对该装甲钢进行不同温度下的准静态拉伸试验,同时采用分离式霍普金森压杆开展不同应变率下的压缩性能测试。基于实验数据和J-C本构模型,拟合得到该装甲钢的本构参数。基于轻气炮开展泡沫铝弹丸冲击均质梁的实验研究,分别采用J-C本构模型和理想弹塑性模型进行有限元仿真计算,并将冲击实验与数值结果进行对比分析。结果表明：该装甲钢具有应变率强化效应,且温度软化效应显著;采用J-C本构模型仿真的均质梁峰值挠度与试验结果的相对误差为1.7%~6.1%,残余挠度相对误差为0.6%~7.6%。     

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。     

初始取向对AZ31镁合金动态力学行为和组织的影响

为研究初始取向对镁合金在高应变率下的动态变形行为,利用分离式Hopkinson压杆系统对具有不同取向的挤压态AZ31镁合金进行室温动态压缩实验,并通过金相显微镜对冲击后的显微组织进行分析。结果表明:平行于挤压方向(ED)的试样,应力-应变曲线出现屈服转折现象,随应变率的升高保持不变,对应变速率不敏感,屈服强度为50 MPa;但其显微组织变化对应变速率非常敏感,随应变率的提高,显微组织中孪晶数量减少,变形机制以孪生为主转变为以滑移和孪生两种方式为主;垂直于ED的试样,应力-应变曲线无明显的屈服现象,随应变率的提高,屈服强度小幅增大,孪晶数量增加,变形机制以非基面滑移为主向以非基面滑移和压缩孪晶的共同作用为主。     

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。     

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。     

冷却方式对高强Q460钢的力学性能影响

为研究冷却方式对高强Q460钢力学性能的影响,用自然冷却和控制冷却方法进行试验。控制冷却用自动控温电炉加热高强Q460钢,用SANS微机控制电子万能试验机测试力学性能。分析不同冷却方法、不同厚度高强Q460钢的应力-应变、屈服强度、抗拉强度、伸长率等。对控制冷却下高强Q460钢的铁素体晶粒、强度、韧度进行分析。结果表明:控制冷却样本强化程度高于自然冷却样本;在不同冷却速度下,随温度升高,自然冷却的屈服强度变化趋势大致相同;控制冷却样本随冷却速度加快,铁素体晶粒逐渐细化,抗拉强度和屈服强度升高,伸长率下降。     

NAK80塑料模具钢本构关系的试验研究

利用电子材料拉伸试验机、热模拟试验机和分离式Hopkinson压杆系统对NAK80塑料模具钢在较宽温度范围(25~600℃)和不同应变率(700~5 000 s-1)条件下的力学特性开展了系列的试验研究。结果表明:室温下,NAK80塑料模具钢流变行为对应变率不敏感;相同应变率下(10-2s-1),其屈服强度和流变应力随温度升高而下降,且高温下热软化效应明显,导致屈服后应变增加而应力下降。以试验数据为基础,拟合了Johnson-Cook模型,利用该模型对不同温度和不同应变率下NAK80塑料模具钢的流变应力进行预测,与试验数据对比表明,拟合的Johnson-Cook模型能够较好的描述NAK80塑料模具钢的流变行为。     

准静态及动态载荷加载下聚脲材料的力学性能

为分析聚脲材料在准静态及动态载荷加载下的力学性能变化规律,开展了霍普金森压杆冲击试验研究.利用万能材料试验机和霍普金森杆对聚脲材料进行力学性能测试,获得各应变率下材料应力-应变曲线,结果表明:准静态载荷加载下的聚脲材料切线模量随着应变的增大而呈现类似指数函数增长趋势,动态载荷加载下呈现类似线性降低趋势;随着应变率的增加,聚脲材料强度(拉伸强度和屈服强度)、断裂能逐渐增加.由此可见:聚脲材料具有显著的应变率效应;聚脲材料高应变率载荷加载下的"递减硬化"特性与聚脲抗爆、抗冲击特性密切相关;从低应变率到高应变率加载,聚脲材料存在有橡胶态到玻璃态的转变,强度显著增强.     

16MnR钢的动态拉伸力学性能实验研究

在自制的冲击摆杆-杆型冲击拉伸试验机上,以16MnR钢为研究对象,进行了3个应变率的冲击拉伸实验,得到16MnR钢在不同应变率下的应力-应变曲线。测试结果表明:随着应变率的提高,材料的动态极限强度随之增大,表现出明显的应变率强化效应;通过对冲击拉伸试样断口扫描电镜分析可见,材料断口出现了比较均匀的韧窝,其断裂是韧性断裂;应变率对断口的影响不明显。     

陶瓷复合靶板抗侵彻性能试验及数值研究

为研究叠层复合靶板结构对防护性能的影响机理,对两种不同排布结构的靶板进行侵彻试验及数值模拟研究。根据DOP(depth-of-penetration)实验方法,进行14.5 mm穿甲弹对10 mm厚氧化铝陶瓷+10 mm芳纶板+6 mm 616装甲钢以及10 mm厚氧化铝陶瓷+6 mm 616装甲钢+10 mm芳纶板两种结构靶板的侵彻试验研究,通过数值模拟进一步分析弹丸侵彻不同排布结构的靶板变形破坏过程。结果表明:两种靶板结构中前者防护性能优于后者,其防护系数分别为3.41和3.30;装甲钢作为芳纶支撑板,有助于增加弹丸侵彻阻力;芳纶位于陶瓷板及装甲钢之间,有助于缓解二次冲击对陶瓷板的损伤。     

动静组合加载下岩石的吸能特性研究

地下工程中的岩体多处于复杂应力状态下,采用100 mm分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置研究了不同应力状态的砂岩在冲击荷载作用下的动态力学性能,将不同应力状态下砂岩的冲击力学性能进行对比分析。结果表明:砂岩的强度和比能量吸收(SEA)随平均应变率的增长而近似线性增长,具有显著的应变率相关性;在同一应变率水平下,围压对砂岩的动态力学性能有显著影响,砂岩的SEA大幅提高;围压作用下砂岩的损伤度与SEA成非线性正相关。     

环境温度对Al-PTFE准静态压缩力学性能及反应特性的影响

为了研究环境温度对铝-聚四氟乙烯(Al-PTFE)反应材料准静态压缩力学性能及反应特性的影响,采用冷压和烧结工艺,制备了尺寸Φ10 mm×10 mm的Al-PTFE试件(Al与PTFE的质量比为:26.5∶73.5)。利用CMT5105微机控制电子万能试验机对不同温度下的试件进行了准静态压缩,得到了材料在相应温度下的应力应变曲线。结果表明,材料的力学性能及反应特性均受环境温度的影响。温度较低时(-18,0,16℃),材料偏脆性,屈服强度高于28.31 MPa,失效应变为1.31～1.49,试件呈剪切破坏;随着环境温度的提高(22,35,80℃),材料延性增强,屈服强度低于20.26 MPa,而失效应变提升至1.84～2.08。形变能力的提升使得试件失效时其吸收的能量沿着横向拉伸应力形成的张开型裂纹瞬间释放,引发试件剧烈反应。     

轻气炮——研究材料动态力学性能的重要手段

<正> 材料动态力学性能的研究是材料研究的新领域,它是研究在脉冲载荷作用下,材料处于“三高”(例如射流侵彻过程中高压达数百万公斤/厘米~2、高应变率达10~5 1/秒、高温达几千℃)受载条件下的动态响应,包括材料的物态方程,破坏强度或塑性屈服强度、应力同应变、应变率之间的关系以及动态破坏等。它和宇航、航空、核爆炸、爆     

锡-银系无铅焊料动态强度研究

利用分离式霍普金森压杆试验技术,在室温下研究了锡-银系无铅焊料在高应变率条件下的动态压缩力学性能。结果表明,锡-银系无铅焊料有显著的应变率效应:随着应变率的增加,材料的屈服强度和流动应力有显著的提高;在对数坐标系下其动态屈服强度随应变率呈线性变化,证明锡-银系焊料是一种很有希望替代锡铅焊料的无铅焊料。最后根据Malvern过应力理论建立了锡-银系无铅焊料的动态本构关系。     

Al-Ni活性金属材料力学性能及其释能行为研究

为提高Al-Ni活性金属材料作为战斗部的冲击反应毁伤效能,开展Al-Ni活性金属材料的准静态和动态压缩试验,分析不同Ni含量和显微组织对活性金属材料准静态和动态力学性能的影响,同时研究Al-Ni活性金属材料冲击释能行为。结果表明:Ni含量对活性金属材料准静态压缩强度影响较小,但对动态压缩强度影响较大,显微组织对两者皆有较大影响;动态压缩时,显微组织发生取向性变化,断裂机制为沿Al基体断裂,团聚态Ni相在高应变率载荷下发生溃散引发断裂;增加Ni含量有利于提高Al-Ni活性金属材料的冲击反应活性。     

某型船用钢的动态力学性能和本构关系

为了得到某船用钢的动态力学性能及本构关系,运用静态试验机及分离式霍普金森压杆加载装置,在应变率为0.000 333~2 571 s~(-1)范围内得到了准静态拉伸及动态压缩条件下的应力应变曲线。对比了Cowper-Symonds(CS)模型和Johnson-Cook(JC)模型,并基于CS模型对应变硬化效应进行了修正。结果表明:某船用钢具有明显的应变率强化效应和非线性应变硬化效应,CS模型比JC模型更能准确描述其应变率强化效应。     

一种调质50SiMnVB钢Johnson-Cook本构模型的建立

研究正火、正火+淬火+中/低温回火、调质处理的50SiMnVB钢的硬度及微观组织,发现50SiMnVB钢通过860℃×120 min(油冷)淬火+600℃×60 min(水冷)回火这种调质工艺处理后,具有较好的综合力学性能。利用电子万能材料试验机和SHPB实验装置对这种调质工艺处理后的50SiMnVB钢常温下的准静态和动态力学特性进行了测试,得出材料在不同应变率下的应力-应变曲线;采用参数识别法和最小二乘法建立了调制50SiMnVB钢较宽应变率下的Johnson-Cook本构模型,和实验结果吻合较好。     

中高应变率条件下TC18钛合金动态力学行为的实验研究

应变和应变率是影响材料力学行为的两个重要因素,分离式霍普金森压杆（SHPB）技术是实现不同应变和应变率加载的有效途径之一。为研究室温下TC18钛合金的塑性变形和破坏行为,采用SHPB,通过调节子弹长度和速度实现对TC18钛合金圆柱试样不同应变和应变率的加载。实验得到了TC18钛合金在不同应变率下的真应力-真应变曲线和同一应变率不同应变下的真应力-真 应变曲线,并分别分析了应变硬化和应变率强化效应对TC18钛合金的动态力学性能的影响。实验结果表明：TC18钛合金压缩试样破坏时断口与加载方向（轴线）之间的夹角约为45°,其压缩破坏形式为典型的剪切破坏,与应变和应变率相关;应变率越高,TC18钛合金的流动应力和屈服强度越高,故该材料具有明显的应变率强化效应;绝热剪切带是裂纹形成和试样发生宏观剪切破坏的先兆。     

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.