船用921A钢高温、高应变率下动态本构模型研究EI北大核心CSCD

921A钢是我国重要的舰船结构钢,研究921A钢在高温、高应变率条件下的动态力学性能对舰船结构防护设计和安全评估具有重要意义。采用电子万能试验机和带有同步组装系统的高温Hopkinson压杆试验装置,对921A钢在不同温度(25~500℃)、不同应变率(0.001~4000 s^(-1))下的准静态和动态力学性能进行了研究。结果表明,921A钢具有明显的应变率强化效应和热软化效应,应变率强化效应随温度升高逐渐减弱,热软化效应对应变率变化不敏感。考虑了应变、应变率和温度对力学性能的影响,拟合得到了921A钢的Johnson-Cook本构模型参数。开展了弹体高速撞击双层921A钢板的试验,并采用得到的Johnson-Cook本构模型参数进行了数值仿真,靶板弹孔平均直径和破坏形貌的仿真结果与试验结果吻合较好,验证了该模型能够较好地描述921A钢在高速冲击条件下的动态力学行为。     

7050-T7351铝合金力学性能测试及本构模型研究

为分析7050-T7351铝合金的应力流动行为和塑性变形情况，对该铝合金进行了不同应变率和温度下的力学性能测试，通过测试结果标定了Johnson-Cook(JC)、Hartley-Srinivasan(HS)和Swift本构模型。利用ABAQUS有限元软件建立有限元模型进行仿真分析，根据计算结果对JC本构模型给予修正，最终得到Modified Johnson-Cook(MJC)本构模型。将JC的应变率和温度项乘子与HS和Swift模型耦合，然后进行Taylor杆撞击测试以及相应的有限元计算，验证三种本构模型的有效性。结果表明：JC模型高估了7050-T7351铝合金的应力流动行为，而MJC本构模型预测的结果与试验有很好的一致性，HS和Swift模型均能较好地反映该材料在准静态下的应力流动行为。此外，MJC模型可以很好地预测Taylor杆的塑性变形，而将JC的应变率和温度项乘子与HS和Swift模型耦合后的修正模型对Taylor杆变形情况的预测精度相对较差。     

7075-T6铝合金动态力学试验及本构模型研究

分别采用电子万能试验机、高速液压伺服试验机和分离式霍普金森拉杆(SHTB)装置进行了7075-T6铝合金材料在室温下的准静态、中应变率和高应变率动态力学性能试验。获得了该材料不同应变率下的应力-应变曲线,结果显示:7075-T6铝合金具有明显的应变率强化效应;随着应变率的提高,试件断口处颈缩现象越发明显。拟合出了能够反映材料应变硬化效应、应变率强化效应的Johnson-Cook本构方程,对方程中的应变率强化项进行了修正,使拟合结果与试验结果吻合得更好。     

X80管线钢的动态力学性能研究

为了研究高钢级管线钢X80的动态力学行为,利用分离式霍普金森压杆(简称SHPB)测量了X80钢在多种应变率(ε=500,1500,2500s-1)下的应变波形,用快速傅里叶变换对波形进行弥散修正,得到在不同应变率下的应力应变关系。基于实验获得的数据,对在有限元商业软件中广泛采用的Johnson-Cook动态强化模型进行拟合,得到X80钢在不同应变率下的Johnson-Cook本构模型的基本参数,计算结果与实验数据基本吻合。根据动态试验获得的数据而确定X80钢的动态本构关系,为研究X80钢高压埋地输气管道在各种冲击载荷作用下的动态响应提供了重要依据。     

780 MPa级CSP短流程双相钢动态性能本构模型

目的研究780 MPa级的短流程双相钢动态本构关系,建立能够准确描述材料的应变率敏感特性的本构模型。方法利用Zwick动态拉伸试验机和高速摄像应变测量系统,对该材料进行不同应变速率的拉伸试验,速率分别为0.001,0.01,0.1,1,10,100,500 s~(-1)。结果该材料具有明显的应变率效应,即强度随着应变率的升高而增加。基于Johnson-Cook、Zerilli-Armstrong和Khan-Huang模型对试验结果进行拟合,拟合优度分别为0.9736,0.9765,0.8926,对Khan-Huang模型进行修正后的拟合优度为0.9827。结论 JC和ZA模型可以直接准确表征材料本构关系,而KH模型需要修正后才能准确描述材料在高应变率下的本构关系。     

小变形条件下聚合物本构关系研究

通过两种工程塑料不同温度条件下的准静态和动态压缩试验,研究这两种工程塑料的应力应变特性。同时,为描述所研究聚合物在高温、高应变率下的应力-应变特性,基于Johnson-Cook本构模型,建立一种形式简洁、便于参数拟合的聚合物本构模型。分别利用聚甲醛和密胺树脂在准静态下和高应变率条件下的真应力-真应变曲线,对模型进行参数拟合和标定,结果表明:在高温、高应变率条件下,模型可以预测到5%应变以前的应力-应变关系,与聚合物力学性质符合率良好。     

2219铝合金动态力学性能及其本构关系

针对2219铝合金在高温、高应变率加工条件下的变形特征以及流动应力变化规律,利用分离式Hopkinson压杆设备对该合金进行了室温以及高温动态压缩力学性能研究,并利用电子万能试验机对其进行准静态压缩力学性能测试,得到了2219铝合金在不同应变率和温度下的真实应力-应变曲线。结果表明:2219铝合金对温度有较高的敏感性,其流动应力随着温度的升高而降低;当应变率在1000~3000s-1范围内时,材料的流动应力变化并不明显;基于Johnson-Cook模型拟合出的模型参数,能较好地预测实验中材料的流动应力。     

Q235B钢Johnson-Cook模型参数的确定

使用万能材料试验机、扭转试验机和霍普金森拉杆装置研究了Q235B钢在常温~950℃的准静态、动态力学性能,获得了Q235B强度与等效塑性应变,应变率和温度的关系以及延性与应力三轴度,应变率和温度的关系。基于实验结果,修改了Johnson-Cook(J-C)强度模型中的应变强化项以及Johnson-Cook失效模型中的温度软化项,并结合数值仿真标定了相关模型参数。最后通过Taylor撞击试验验证了模型参数的有效性。     

基于土体isotache模型的硬化水泥净浆微观徐变预测

水泥基材料是一种应变率敏感性材料,充分掌握水泥基材料的应变率效应对其力学性能和变形的影响可保障混凝土结构的安全设计。采用连续刚度测试（CSM）研究不同应变率下硬化水泥净浆微观徐变特征,试样的水灰比为0.3、0.4和0.5,CSM的最大压入深度为30 μm,应变率分别为0.01 s^-1、0.05 s^-1、0.1 s^-1和0.5 s^-1,并讨论土体的isotache模型表征硬化水泥净浆微观徐变行为的适用性。结果表明,在0.01~0.5 s^-1应变率范围内,微观尺度上的硬化水泥净浆存在唯一的h_vp-P-ε关系,与土体isotache模型的ε_vp-σ-ε关系类似,该关系可由归一化后的h_vp-P/（P_N/P_N0.05）曲线和P_N/P_N0.05-ε曲线来表征。采用h_vp-P/（P_N/P_N0.05）曲线和P_N/P_N0.05-ε曲线可预测不同应变率下硬化水泥净浆加载阶段的h_vp-P曲线,预测结果与实测结果基本吻合,表明可以采用土体的isotache模型来预测硬化水泥净浆微观尺度上的徐变行为。     

颗粒尺寸对颗粒增强型金属基复合材料动态特性的影响

利用有限元模型分析了颗粒增强型金属基复合材料 ( PMMCs ) Al/SiC的颗粒尺寸对复合材料在不同应变率下的动态特性的影响。采用有限元三维立方体单胞模型嵌入单个和多个球形增强颗粒,颗粒直径分别为16 μ m和7.5 μ m,多颗粒模型内部颗粒随机分布。基体材料假设为弹塑性,应变强化及应变率强化均符合指数规律。模拟结果表明:颗粒尺寸、颗粒体积含量及应变率对金属基复合材料的动态特性的影响是相互耦合的。颗粒体积含量一定时,颗粒尺寸越小,复合材料流动应力越高;颗粒含量越高,材料流动应力越高;应变率越高,材料流动应力越高。      

泡沫铝动态力学性能的实验研究

本文主要利用分离式霍布金森压杆 (SHPB)对泡沫铝进行了三种应变率 (0 6× 10 3 s、1 0× 10 3 s和 1 9× 10 3 s)动态压缩实验。实验结果表明 :泡沫铝的动态应力 应变曲线也具有泡沫材料的动态应力 应变曲线的“三阶段”特征 ,并且应变率对其影响明显 ,流动应力随着应变率的增加而增加 ,泡沫材料的力学性能更多地表现出泡沫结构特性     

TRIP钢的动态拉伸变形行为研究

在气动式间接杆杆型冲击拉伸试验机上对二种TRIP钢的拉伸性能随应变率的变化进行了研究,对强度随应变率的变化以及断口形貌和孔洞与变形的关系进行了分析.研究结果表明:TRIP钢在所研究的应变率范围对应变率是敏感的,屈服强度和抗拉强度随应变率增加明显提高.SEM分析发现,TRIP钢断口体现为典型的延性断裂特征,而且残余奥氏体的变形诱发相变对孔洞形成位置的影响使得其具有较好的延性.     

《有侧限矩形钢管爆炸荷载作用下大变形分析》

使用抗爆吸能器材能有效提高国防工程抗力,钢管在爆炸荷载作用下的大变形过程对这类器材研究具有重要意义。文章根据钢管受冲击屈曲变形模态,分析了应变强化和应变率效应对变形过程的影响,在此基础上建立了模态解控制方程。实验表明,应变率效应是钢管动力大变形行为的首要影响因素,模态解结果与实验现象一致。     

一种考虑应变率效应的结构非线性时程分析方法

提出了一种在非线性时程分析中考虑材料应变率效应的近似方法：首先,对结构进行不考虑应变率效应的非线性时程分析;然后,根据第一次分析的结果可以得到关键位置在与结构最大顶点位移对应的前1/4循环内的平均应变率,根据这些点的平均应变率对进入非线性构件材料的本构关系进行修正;最后,对结构进行第二次分析。文中给出了该方法的力学解释,并通过数值模拟对该方法进行了验证。结论：本文提出的方法具有较高的精度,可以作为一种在非线性时程分析中考虑应变率效应的有效方法。     

应变速率对TWIP钢Fe-23Mn-2Al-O.2C力学性能的影响

开展了固溶处理后TWIP钢Fe-23Mn-2Al-0.2C的拉伸实验,研究了应变速率对其拉伸变形行为的影响.结果表明,当应变速率在2.97×10-4-1.49×10-1s-1范围内变化时,钢的屈服强度没有明显变化,随着应变速率增大,抗拉强度稍有降低,延伸率明显减小.当应变速率较低时,其加工硬化速率随着真应变呈现三个阶段...     

Effect of Strain Rate on Compression Behavior of Vinyl Ester Resin Casting

Vinylesterresin(VE)isoflowdensityandcor rosionresistant,andtheprocessperformanceiswell.Becauseunsaturateddoublecrossbondslieonthe twoendingofmolecularchain,thewholemolecular chainwillelongateandabsorbmechanicalenergyun derforcing,andthenpossessesgoodabilityofimpact andcrackresistant.Thehydroxylsinthemolecular chainmakeVEinfiltrateglassfiber,aramidfiberand UHMPEfiberetc.verywell[1],soVEisanother wildlyusedandstudiedresinfollowedepoxyresin.Intherecentyears,ithasbeenreportedthattheVE resinha…     

SiC颗粒增强6061Al基复合材料的动态拉伸性能Ⅰ应变硬化

利用拉伸split Hopkinson bar实验装置研究了SiCp/6061Al复合材料及其基体合金的动态拉伸性能及应变硬化行为。结果表明，与静态加载类似，在动态加载条件下，SiCp/6061Al复合材料的强度高于基体合金的强度，其断裂延伸率低于基体合金的断裂延伸率，在低应变动态拉伸时，复合材料的应变硬化指数高于Al合金材料的应变硬化指数，随着应变的增加，复合材料的应变硬化指数迅速下降，以至低于基体合金的应变硬化指数。     

应变率突增对混凝土动态拉伸破坏影响的细观模拟

实际工程中混凝土结构往往遭遇多次动态荷载作用或在承受一定初始损伤荷载基础上再承受不同应变率的动态荷载.建立了哑铃型混凝土三维细观数值模型,模拟不同名义应变率单独作用下混凝土材料的单轴动态拉伸破坏行为,又分别对混凝土单轴拉伸应力应变曲线上升段和软化段的应变率突增行为开展了细观模拟,初步分析了应变率突增行为对动态拉伸破坏强...     

Influence of stress triaxiality and strain rate on the failure behavior of a dual-phase DP780 steel

To better understand the in-service mechanical behavior of advanced high-strength steels, the influence of stress triaxiality and strain rate on the failure behavior of a dual-phase (DP) 780 steel sheet was investigated. Three flat, notched mini-tensile geometries with varying notch severities and initial stress triaxialities of 0.36, 0.45, and 0.74 were considered in the experiments. Miniature specimens were adopted to facilitate high strain rate testing in addition to quasi-static experiments. Tensile tests were conducted at strain rates of 0.001, 0.01, 0.1, 1, 10, and 100 s⁻¹ for all three notched geometries and compared to mini-tensile uniaxial samples. Additional tests at a strain rate of 1500 s⁻¹ were performed using a tensile split Hopkinson bar apparatus. The results showed that the stress–strain response of the DP780 steel exhibited mainly positive strain rate sensitivity for all geometries, with mild negative strain rate sensitivity up to 0.1 s⁻¹ for the uniaxial specimens. The strain at failure was observed to decrease with strain rate at low strain rates of 0.001–0.1 s⁻¹; however, it increased by 26% for an increase in strain rate from 0.1 to 1500 s⁻¹ for the uniaxial condition. Initial triaxiality was found to have a significant negative impact on true failure strain with a decrease of 32% at the highest triaxiality compared to the uniaxial condition at a strain rate of 0.001 s⁻¹. High resolution scanning electron microscopy images of the failure surfaces revealed a dimpled surface while optical micrographs revealed shearing through the thickness indicating failure occurred via ductile-shear. Finite element simulations of the tests were used to predict the effective plastic strain versus triaxiality history within the deforming specimens. These predictions were combined with the measured conditions at the onset of failure in order to construct limit strain versus triaxiality failure criteria.     

SiC颗粒增强6061Al基复合材料的动态拉伸性能Ⅱ应变速率效应

用拉伸split Hopkinson bar实验装置进行了SiCp/6061Al得合材料及基体合金的动态拉伸实验，研究了材料的应变速率敏感性。结果表明，SiCp/6061Al复合材料及其基体合金均具有明显的应变速率效应，且复合材料的应变速率敏感性高于基体合金的应变速率敏感性，根据位错机制对此进行了解释。