冲击载荷下铜基粉末冶金材料性能及本构关系研究

在hopkinson压杆上做了铜基粉末冶金摩擦材料的冲击压缩试验。结果表明:在1000/s应变率以下时,材料表现为应变率强化效应;在1000/s应变率以上时,材料表现为应变率弱化效应。得出结论:应变率1000/s为材料的临界应变率。根据实验得出的应力应变曲线,在朱王唐模型的基础上加入表征材料粘性特征的塑性项,对试验曲线进行数值模拟,取得了较好效果,填补铜基粉末冶金摩擦材料在冲击动态参数上的空白,为工程应用提供了理论依据。     

纯铁高温高应变率下的动态本构关系试验研究

利用带有加热装置和同步组装系统的分离式Hopkinson压杆装置对纯铁进行宽温度范围(293～1073K)、高应变速率(2000～8500s-1)下的动态力学性能测试试验,获得材料在不同温度和应变率耦合作用下的应力—应变曲线,从中探讨温度和应变率对纯铁塑性流动应力的影响机制。研究表明,纯铁具有明显的热软化效应、应变率强化效应和应变强化效应,流变应力随温度的降低和应变率的增加而提高;利用所测的应力—应变曲线拟合的Johnson-Cook本构模型可以较好地预测纯铁的塑性流变应力。     

高温高应变率扭转下铁基记忆合金本构关系的试验研究

本文在２０～８００℃和０．００１６７～８００ε／ｓ范围内对扭转载荷作用下铁基记忆合金的本构关系,进行了试验研究,研究结果表明：（１）该材料的剪切强度随应变率的升高而提高。（２）该材料的剪切强度及春应变率敏感性均随温度的升高而降低。     

高应变率下Cu-P/M摩擦材料正向和反向应变率效应

研究了冲击载荷下铜基粉末冶金(Cu P/M)摩擦材料不同的应变率效应。试验在分离式Hopkinson压杆 (SHPB)上完成。应变率范围为:102/s～103/s。通过试验得到了该材料的动态应力应变曲线,发现该材料在应变率 1000/s以下,表现为应变率强化效应;在应变率1000/s以上,表现为应变率弱化效应。也就是说,应变率1000/s是 该材料的临界应变率。为了与静态时的情况比较,在MTS试验机上又做了10-4/s～10-3/s应变率范围内的准静态 实验。比较动静态试验结果,发现动态时的屈服极限大于静态的;而屈服后的应变硬化率是静态大于动态的。通过 对样品进行微观组织分析,发现在压制烧结时有硬质颗粒破碎。在冲击载荷下材料内部的损伤演化形成大范围的 多源裂纹及孔洞分布群导致裂纹迅速扩展,同时伴随硬质颗粒破碎。     

铜基粉末冶金(Cu-PM)摩擦材料冲击破坏机理研究

研究了铜基粉末冶金摩擦材料在准一维应变和一维应变下的冲击破坏机理 ,对该材料在被动围压准一维应变和一维应变情况在分离式Hopkinson压杆 (SHPB)上做了 1 0 2 ～ 1 0 3 /s应变率范围内的冲击试验 ,试样尺寸为 :1 2× 6 ,弹速范围为 4～ 1 6m/s,通过试验得到了该材料的两种动态应力应变曲线 ,发现一维应变时 :(1 )该材料有应变率弱化效应。通过对试验后的样品进行微观组织分析 ,在冲击载荷下材料在短时间内大量吸能使承载能力下降 ,同时伴随硬质颗粒破碎 ,但没发现绝热剪切现象。 (2 )材料的初始裂纹和孔隙在冲击时形成大范围的多源裂纹及孔洞分布群并迅速扩展 ;失效模式为冲击脆性破坏。在准一维应变时 ,同样应变率下 ,该材料有应变率强化效应 ,反映出良好的金属合金性能 ,与静态下有相似之处。从电镜扫描图片看 ,材料在准一维应变下的密实性提高 ,裂纹的扩展缓慢。     

高温高应变率下材料力学行为的试验研究

本文在２０℃～８００℃和０．００２０８～３５０ε／ｓ范围内对拉伸载荷作用下铁基记忆合金的本构关系进行了试验研究。研究结果表明：（１）随着应变率的提高,该材料的强度提高,延伸率降低;（２）该材料的经度和延伸率及其应变率敏感性均随温度的升高而降低。     

高应变速率下SiCp/Al复合材料的动态力学性能及其本构关系

利用分离式Hopkinson压杆试验装置对体积分数15％SiCp/Al复合材料进行动态压缩试验,研究了该复合材料在500～2000 s-1高应变速率下的动态力学性能及其显微组织演变;基于试验数据,通过包含与应变速率和塑性应变相关的绝热温升软化项的Johnson-Cook本构模型对应力-应变曲线进行预测,并将模型预测结果...     

细晶T2纯铜动态力学性能及本构模型

晶粒大小是影响多晶金属材料力学性能的重要因素之一,研究细晶T2纯铜在高温、高应变率下的动态力学性能并建立其本构模型对切削加工有着重要意义。通过电子力能测试仪进行T2纯铜试样准静态压缩试验,并利用霍普金森压杆装置完成了不同应变率和不同温度的动态压缩试验。试验结果表明,纯铜材料具有明显的应变强化效应和温度软化效应,其动态压缩下的强度高于准静态压缩,但在高应变率区域内,并无明显的应变率强化效应。基于Johnson-Cook本构模型得到了细晶T2纯铜本构方程参数,拟合曲线与试验结果吻合较好。     

7003铝合金本构模型参数和力学性能研究

通过动、静力学试验获得了7003铝合金材料在不同应力三轴度和不同应变率条件下的应力-应变曲线和材料断裂特性参数,利用试验结果拟合了对应变率敏感的Johnson-Cook材料本构模型参数。试验结果表明7003铝合金是一种典型的塑性金属材料,断裂破坏过程具有一定的应变率敏感性,且断裂应变随着应力三轴度增高而降低;通过LSDYNA仿真软件模拟了7003铝合金零件的断裂全过程,仿真结果与试验吻合良好,研究结果可以为7003铝合金薄壁类零件的设计和分析提供参考。     

TC4-DT钛合金材料动态力学性能及其本构模型

利用同步组装的高温分离式Hopkinson压杆试验装置,对TC4-DT钛合金材料分别进行了常温下不同应变率（930~9700s-1）和应变率为5000s-1时不同温度下（20~800℃）的动态力学性能测试,获得了各种冲击载荷下的应力-应变曲线。试验数据表明,TC4-DT材料具有应变率增塑效应且存在着临界应变率值,当应变率高于此值时应变率敏感性增强明显,此外随着材料加热温度的升高,软化效应减弱。利用试验所得的数据拟合了基于Power-Law和Johnson-Cook两种热-黏塑性本构方程且获得这两种动态本构模型参数,并将所得的两种拟合曲线与试验所得数据进行对比分析,结果表明两曲线吻合度都较好,此外还对这两种曲线的拟合精度进行对比,对比结果表明两种模型的拟合误差相差不大,但是Power-Law模型拟合精度要略优于Johnson-Cook模型的拟合精度。     

粉末冶金技术的发展与贡献

粉末冶金是制造金属材料和金属零件的特殊技术。本文论述了粉末冶金各分支领域的发展,及应用各类粉末冶金制品对国民经济和科学技术的贡献,粉末冶金作为新材料技术,在研制新型结构材料和功能材料中起到重要作用。并介绍了粉末冶金新技术的发展概况。     

不同温度下铜基粉末冶金摩擦材料往复滑动磨损规律

研究不同温度下高速列车用铜基粉末冶金摩擦材料磨损特征。在PlintTE77高温疲劳试验机上对该材料进行磨损性能测试 ,工况分别为室温、10 0℃、2 0 0℃、3 0 0℃、3 5 0℃、5 0 0℃ ,法向载荷为 2 0 0N、45 0N等 12种工况 ,振动频率为 4Hz ,滑动幅值为± 5mm。并对摩擦后的磨痕进行Scanelectro mirror (SEM)分析。发现①在 2 0 0N、3 0 0℃时出现碾压的多源弧形裂纹 ,这和冲击时的沿树枝晶裂纹截然不同。②在 45 0N、3 0 0℃时 ,磨痕表面出现球状的石墨颗粒层 ,这起到了极好的润滑作用 ,使得 3 0 0℃时磨损较低。③在 45 0N、3 5 0℃时 ,有沿磨痕方向的长条裂纹出现。④在不同载荷 5 0 0℃时 ,发生粘附现象 ,即摩擦材料粘附到对偶材料上。根据以上分析用最小二乘法粗略拟合了该材料的磨损规律     

半固态材料触变成形通用本构方程及其优化

采用半固态成形机理分析和试验研究相结合的方法,建立半固态触变成形的粘塑性本构方程,并提出本构方程的优化新方法。通过半固态Al-4Cu-Mg合金的等温压缩试验研究,分析试验数据,得到本构方程中的4个待定系数,并以此作为优化设计的初试值。结合本构方程的形式,对其进行特性分析和优化。将含优化变量的本构方程作为子程序引入到有限元数值模拟中,可以得到对照热模拟试验结果的若干工艺条件下半固态Al-4Cu-Mg合金的应力应变曲线。通过比较有限元数值模拟结果和热模拟试验结果可知,利用提出的本构方程优化新方法,不仅可以剔除热模拟试验数据中几何效应的影响,而且还能准确地描述半固态材料的触变成形规律,从而可以提高数值模拟的精度与可靠性。     

纸浆模塑材料压缩力学行为及其本构关系的研究

对纸浆模塑材料的压缩力学行为进行较系统的实验研究,结果表明材料密度和应变率都对其力学性能有一定的影响.随着材料密度的增加,其弹性模量和强度极限都有增加的趋势.随着应变率的增加,其材料的弹性模量有减小的趋势,而强度极限有所增大.利用描述泡沫塑料的经验型本构关系框架,给出一种经验型的纸浆模塑材料本构模型,根据不同密度材料在不同应变率下的压缩实验数据对该模型中的有关系数进行拟合.验证结果表明,提出的本构方程能在一定应变率范围内反映材料的应力-应变关系.     

CTOD试验方法与转子材料的延性断裂性能

对国标GB/T 21143—2007和美标ASTM E1820-08a中的CTOD(crack tip opening displacement)计算公式和阻力曲线评定方法进行对比研究,采用柔度法完成汽轮机转子材料Cr2Ni2MoV钢的CTOD试验,并分别根据两个标准对试验结果进行分析。结果表明,GB/T 21143—2007中的CTOD计算公式和钝化线方程存在不合理的表达,对其进行相应修正;根据ASTM E1820-08a得到的CTOD值通常稍低于由GB/T 21143—2007得到的结果;钝化线方程的选取对启裂CTOD临界值的确定影响显著。