室温拉伸试验的不同速率控制模式对判读低碳钢下屈服点的优劣对比

在金属材料室温拉伸试验中,应变速率控制和位移速率控制是两种常用的控制模式。本文通过在实际试验操作中获得的数据、曲线来说明位移速率控制在材料下屈服点判读方面的劣势和应变速率控制在下屈服点判读方面的明显优势。应变速率控制测得的试验力-变形曲线上、下屈服点一目了然,易于判读,下屈服强度易于计算;位移速率控制测得的试验力-变形曲线在上屈服点附近纠结杂乱,下屈服点难以判别。同时,笔者还发现应变速率控制在试样屈服瞬间由于试样表面产生滑移现象导致试验机不能准确监控试样变形即会造成试验机短时间失控,这是应变速率控制的一大难点。关于这一难点,本文还给出了假想解决方案。     

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。     

微机控制电子万能试验机在《材料力学》开放性实验中的应用

本文介绍国防科技大学工程力学实验室在《材料力学》和《工程力学》课程实验中如何利用微机控制电子万能试验机进行开放性实验的情况。重点介绍了结合国家标准GB/T 228的修订,组织学员用应变控制速率和位移控制速率测定金属材料屈服强度的情况。     

应变速率对高碳硅锰TRIP钢力学性能的影响

研究了0.63C 1.75Si 1.68Mn高碳硅锰TRIP钢室温低应变速率下的拉伸性能。应变速率由4.6×10-3s-1降至4.6×10-6s-1时,高碳硅锰TRIP钢伸长率由14%～15%提高到22%左右;屈服强度由1015MPa提高到1198MPa;抗拉强度由1448MPa提高到1546MPa;拉伸试样中残留奥氏体量减少,这表明在低应变速率下应变诱导相变、相变诱发塑性能充分进行。因此,该钢种特别适合于用做岩石蠕变条件下工作的煤巷超高强度锚杆材料。     

CR1500HF热成形钢U形件不同位置的高速拉伸性能及其有限元模拟

在CR1500HF热成形钢U形件不同位置取样,进行应变速率在1～500 s-1的拉伸试验,研究了不同位置拉伸性能的差异和应变速率对热压成形件拉伸性能的影响;建立材料拉伸有限元模型,模拟分析了该钢的高速拉伸性能和拉伸试样加持端应力分布.结果表明:该热压成形U形件侧壁位置的抗拉强度和屈服强度低于法兰和底部位置,在进行碰撞分析时需考虑部分位置因冷却不足强度降低的影响;随着应变速率的增加,U形件不同位置的屈服强度和抗拉强度均增大;由拉伸有限元模型模拟得到的真应力-真塑性应变曲线与combined S-H本构模型拟合得到的曲线吻合较好,应变速率1,500 s-1下真应力均方根误差分别为19.98,39.48 MPa;高速拉伸过程中拉伸试样夹持端大部分处于弹性变形阶段,应变片粘贴位置距试样圆弧处的距离应大于19 mm.     

不同应变速率下D1车轮钢的拉伸性能与断口形貌

在不同应变速率下对D1车轮钢进行准静态和动态单轴拉伸试验,研究了应变速率对其拉伸性能的影响,并对断口形貌进行了分析。结果表明:D1车轮钢呈现出一定的应变速率敏感特性,其屈服强度和塑性流动应力均随着应变速率的增大而增大;取样方向对车轮钢的力学性能几乎没有影响;其拉伸断口具备明显的纤维区和剪切唇特征,但放射区特征不明显;准静态拉伸试样为韧性断裂机制,而动态拉伸试样则呈现出准韧性断裂机制。     

常用的16MnR等压力容器用钢疲劳裂纹扩展速率

对屈服强度为350MPa级的压力容器用钢16MnR、20g和屈服强度为500MPa级的压力容器用钢CF-62进行厂疲劳裂纹扩展速率的试验研究和数据收集,试样分别为三点弯曲(TPB)和紧凑拉伸(CT)形式,共二十余块。对700多试验数据点进行分析,推荐了强度级别在350～500MPa的压力容器用钢用疲劳裂纹扩展速率公式。     

高应变速率条件下1200MPa级冷轧双相钢塑性变形微观机理的研究

通过在CMT4105试验机上进行准静态拉伸试验,在Hopkinson拉杆试验机上进行动态拉伸试验。在常温下,对DP1200冷轧双相钢进行应变速率为1×10~(-4) s~(-1)、1×10~(-3) s~(-1)、1×10~(-2) s~(-1)的准静态拉伸试验,以及应变速率为500 s-1、1 000 s-1、2 250 s-1的动态拉伸试验,并对拉伸断口进行形貌分析。结果表明:DP1200冷轧双相钢在准静态和动态变形条件下,随应变速率的增大,屈服强度s0.2从723 MPa增加到998 MPa,抗拉强度sb从1 205 MPa增加到1 515 MPa,断后伸长率从9.0%下降到7.7%,屈强比从0.60上升到0.66。准静态和动态拉伸的韧断口都呈现窝状,为韧性断口。应变速率为1×10~(-4) s~(-1)、1×10~(-3) s~(-1)、1×10~(-2)s~(-1)、500 s~(-1)、1 000 s~(-1)、2 250 s~(-1)断口韧窝平均尺寸分别为7.5μm、7.2μm、6.9μm、4.3μm、3.5μm和2.6μm,准静态拉伸不同应变速率下韧窝形貌变化不大,动态拉伸条件下随应变速率的增加断口韧窝变深。     

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。     

高应变率对AM60镁合金力学性能的影响

分别采用静态拉伸试验机和冲击拉伸试验机测定了AM60压铸镁合金在不同应变率下(0.000 1,0.01,300和1 400 S-1)的拉伸力学性能,重点分析了高应变率对合金力学性能的影响,并用扫描电镜(SEM)对拉伸断口进行了分析.结果表明:在应变率很低和很高时,合金的屈服强度、抗拉强度随着应变率的增加变化不大;从静态和动态(高应变率)结果综合比较来看,应变率对强度和断后伸长率有一定的影响,而弹性模量则对应变率不敏感;另外,动态和静态的断裂方式基本相同,都是以准解理断裂为主,局部区域呈沿晶断裂,局部区域存在典型的缩松断裂形貌.     

应变时效对双相钢和低合金高强钢屈服强度及应变硬化率的影响

通过力学性能测试和显微组织观察研究了应变时效对双相钢和低合金高强钢屈服强度及应变硬化率的影响。结果表明:经过2%预应变之后,双相钢的屈服强度提高了106MPa,低合金高强钢的屈服强度提高了28MPa;预应变之后再经历烘烤,双相钢的屈服强度提高了149MPa,而低合金高强钢的屈服强度只提高了66MPa;预应变或烘烤硬化之后,两种钢的应变硬化率均降低,但双相钢仍然具有很强的应变硬化能力,其应变硬化率接近于低合金高强钢未预应变条件下的;铁素体马氏体组织赋予了双相钢比低合金高强钢更强的应变硬化能力。     

Mechanical properties of different anatomical sites of the bone-tendon origin of lateral epicondyle

A series of rabbit common extensor tendon specimens of the humeral epicondyle were subjected to tensile tests under two displacement rates (100 mm/min and 10 mm/min) and different elbow flexion positions 45°, 90° and 135°. Biomechanical properties of ultimate tensile strength, failure strain, energy absorption and stiffness of the bone-tendon specimen were determined. Statistically significant differences were found in ultimate tensile strength, failure strain, energy absorption and stiffness of bone-tendon specimens as a consequence of different elbow flexion angles and displacement rates. The results indicated that the bone-tendon specimens at the 45° elbow flexion had the lowest ultimate tensile strength; this flexion angle also had the highest failure strain and the lowest stiffness compared to other elbow flexion positions. In comparing the data from two displacement rates, bone-tendon specimens had lower ultimate tensile strength at all flexion angles when tested at the 10 mm/min displacement rate. These results indicate that creep damage occurred during the slow displacement rate. The major failure mode of bone-tendon specimens during tensile testing changed from 100% of midsubstance failure at the 90° and 135° elbow flexion to 40% of bone-tendon origin failure at 45°. We conclude that failure mechanics of the bone-tendon unit of the lateral epicondyle are substantially affected by loading direction and displacement rate.     

A Study on Determining Mode Components of Strain Energy Release Rate of Free-Edge Delaminations in Composite Laminates

A simplified method for determining the individual mode components of the strain energy release rate of free-edge delaminations in composite laminates is proposed. Interlaminar stresses are evaluated as an interface moment, as are interface shear forces that are obtained from equilibrium equation of stress resultants at the interface between the adjacent layers. The deformation of edge-delaminated laminate is calculated by using a generalised quasi-3D classical laminated plate theory developed by the authors. The analysis provides closed-form expressions for the Mode-I, Mode-II, and Mode-III components of the strain energy release rate by combining the deformation of the edge-delaminated laminate with the interface moment and the interface shear forces. Comparison of the results with a finite-element analysis using the virtual crack closure technique shows good agreement.     

应变强化奥氏体不锈钢力学行为研究及应用

针对奥氏体不锈钢塑性和韧性优良但屈服强度低的问题,提出采用应变强化工艺来提高奥氏体不锈钢的屈服强度。研究了应变强化工艺中的两个关键工艺参数——应变量和应变速率对材料力学行为的影响。对应变量的研究结果表明,将奥氏体不锈钢的应变强化量控制在10%左右,材料的屈服强度可以得到显著提高。由此可大幅减薄压力容器的设计壁厚,实现压力容器的轻型化设计。与此同时,在10%左右的形变量下,因形变诱发的马氏体量很少,材料仍保持了较好的塑性和韧性,为压力容器的安全设计提供了保证。对应变速率的研究结果表明,在准静态条件下,奥氏体不锈钢材料力学性能指标对应变速率不敏感,但过小的应变速率会导致材料出现锯齿形屈服,产生Portevin-Le Chatelier（PLC）效应。     

退火降温速率对1Cr5Mo钢组织及性能的影响

选用不同的降温速率,对1Cr5Mo钢进行退火处理,并测试其相关的组织变化及对力学性能的影响。结果表明,随着降温速率的降低,1Cr5Mo钢抗拉强度、屈服强度及布氏硬度逐渐降低,延伸率逐渐升高。降温速率为50℃／h时,试样各项力学性能指标较为优良,可为1Cr5Mo钢在实际工程应用中的热处理、热加工性能方面的基础研究提供一定的参考。