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钛合金绝热剪切带宽度的演变规律研究

王学滨

稀有金属材料与工程

根据梯度增强的Johnson-Cook模型,对Ti-6Al-4V绝热剪切带中心区域的宽度(绝热剪切带宽度w5%)随平均塑性剪切应变的演变规律进行了预测.结果表明,随着平均塑性剪切应变的增加,w5%先是快速减小,然后趋于稳定.当绝热剪切带总宽度为0.3235 mm时,w5%的稳定值接近Ti-6Al-4V绝热剪切带宽度的上限(55 μm);当绝热剪切带总宽度为0.0705 mm时,w5%的稳定值接近Ti-6Al-4V绝热剪切带宽度的下限(12 μm).绝热剪切带宽度受多种因素影响,例如,材料特性、加载速度、环境温度、应力及应变状态.本文的分析是在绝热条件下进行的,不存在塑性功率与热传导达到平衡(稳态)的假定.

关键词: Ti-6Al-4V , 绝热剪切带 , 宽度 , 平均塑性剪切应变 , 梯度塑性理论 , Johnson-Cook模型

温度和应变率对低银无铅焊料力学行为的影响

牛晓燕 , 李娜 , 树学峰

稀有金属材料与工程

在不同工况下,采用电子万能材料试验机和分离式霍普金森压杆装置(SHPB)对低银无铅焊料Sn0.3Ag0.7Cu分别进行准静态和动态实验,分析了应变率和温度对Sn0.3Ag0.7Cu动态力学性能的影响.结果表明:低银焊料Sn0.3Ag0.7Cu的应力-应变曲线具有温度软化效应与应变率硬化效应.在不同的温度范围内,应变率硬化效应与温度软化效应对低银焊料Sn0.3Ag0.7Cu的塑性变形的影响是不同的.基于Johnson-Cook模型对实验数据进行拟合、修正得到低温和中高温下Sn0.3Ag0.7Cu的动态本构关系,并且与实验数据进行比较,两者在材料的塑性平台区表现出高度的一致性.

关键词: 低银无铅焊料 , 霍普金森压杆 , 温度效应 , 应变率效应 , Johnson-Cook模型

细晶93W-4.9Ni-2.1Fe合金动态本构关系的研究

郑春晓 , 范景莲 , 龚星 , 杨昌麟 , 刘涛

稀有金属材料与工程

利用霍普金森压杆(SHPB)分别对传统粗晶93W-4.9Ni-2.1Fe和两种晶粒尺寸不同的93 W-4.9Ni-2.1Fe-0.03%Y进行动态力学性能测试.在温度(298~623 K)和应变率(102~103 s-1)范围内获得了相应的应力-应变曲线.结果表明:在相同的条件下,细晶93W-4.9Ni-2.1Fe-0.03%Y能在较小的应变下提前进入非稳定塑性变形阶段,3种钨合金并没有呈现出明显的应变率硬化现象.根据实验所得曲线,利用最小二乘法拟合了Johnson-Cook (JC)模型的参数,实验值和预测值吻合度不高,最大相对误差为10%.由于极限强度和应变率近似指数关系对模型中的应变率敏感系数C进行了修正,修正后预测结果与实验数据吻合得很好,最大相对误差为-3.4%.比较3种钨合金JC模型的参数,判断出细晶钨合金最易形成绝热剪切带.

关键词: 霍普金森压杆 , 细晶钨合金 , Johnson-Cook模型 , 绝热剪切带(adiabatic shear band,ASB)

高应变速率冲击条件下Fe-Mn-C TWIP钢的力学性能

高永亮 , 胡士廉 , 陈巍 , 田雨江 , 杨阳 , 孙国进 , 贺勇

材料热处理学报

采用Hopkinson压杆对实验Fe-Mn-C TWIP钢进行了高应变速率(1202 ~2532 s-1)下的动态力学性能测试.结果表明:实验TWIP钢具有较为明显的应变速率效应,随应变速率的提高材料的强度和塑性均增加;随应变速率的提高材料的能量吸收值也随之增加.结合准静态压缩(0.001 s-1)实验数据,优化拟合了Johnson-Cook模型中的各参数,获得了材料的动态力学本构方程,拟合结果与实验结果具有较高的一致性.

关键词: Fe-Mn-C TWIP钢 , 动态力学性能 , 高应变速率 , Johnson-Cook模型 , 能量耗散值

纳米晶双峰材料的本构行为

刘英光 , 琚荣源 , 李慧君 , 赵光艺

材料研究学报

由微米级粗晶颗粒和纳米级纳晶颗粒组成的纳米晶双峰材料不仅具有高强度,还具有较高的延性.根据Taylor强度理论和Johnson-Cook模型提出纳米晶双峰材料的一个新的本构模型,研究了晶粒尺寸和纳米裂纹对纳晶双峰材料本构及失效行为的影响,并进行了数值计算.结果表明,模型预测的结果与实验结果有很好的一致性.由计算结果可知:在纳晶双峰材料中,纳晶基体能提供高强度,粗晶能有效提高材料延性;纳米裂纹的存在不会导致破坏,反而对应变硬化起积极作用.

关键词: 金属材料 , 本构行为 , 纳米晶双峰材料 , Taylor强度理论 , Johnson-Cook模型

镍铝青铜切削加工本构模型参数辨识

付中涛 , 杨文玉 , 曾思琪 , 郭步鹏 , 胡树兵

中国有色金属学报(英文版) doi:10.1016/S1003-6326(16)64207-3

镍铝青铜材料因具有较高的强度、耐磨损及优异的抗应力腐蚀特性而广泛用于螺旋桨的制造中。为了建立其在高应变率条件下的本构关系,提出一种切削加工过程中 Johnson?Cook 模型参数辨识的新方法。该方法综合了 SHPB 动态压缩实验、可预测切削力模型及直角切削实验。首先,根据 SHPB 实验得到镍铝青铜在不同应变率和温度下的真实流变应力?应变曲线;然后,建立关于预测流变应力和实验流变应力的目标函数,将 SHPB 实验辨识的本构参数作为初值,采用 PSO 算法反演得到最终的本构参数;最后,对可预测切削力模型和有限元仿真获得的切削力进行对比,验证了所辨识参数的准确性。

关键词: 镍铝青铜 , 本构参数 , Johnson-Cook 模型 , 辨识方法

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