收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

锆金属动态力学性能及其本构关系研究

肖大武  
【摘要】: 本文采用了MTS材料试验机和分离式霍普金森压杆(SHPB)装置对纯锆在不同温度(298K-1073K)和应变率(10~(-4)s~(-1)-2800s(-1))下的压缩力学性能进行了系统的研究。进行高应变率实验时采用了小尺寸试样SHPB实验技术。通过数值模拟和部分实验对小尺寸试样实验涉及的二维效应、偏心压缩效应以及杆弯曲对SHPB测量精度的影响等问题进行了详细的分析。其中,横截面不匹配引起的二维效应主要表现为端面凹陷,而端面凹陷对于小变形下应变的测量精度影响很大,进入塑性变形后端面凹陷带来的影响迅速减小。偏心压缩效应可以通过对称贴片或靠后贴片的办法予以消除。采用小尺寸试样SHPB技术对纯锆高应变率下力学行为进行探索时,首次在纯锆中发现了绝热剪切失稳现象;对弯曲杆的直撞有限元模拟结果表明,随弯曲程度的增大,波形失真程度呈幂函数形式增长,提出了霍普金森杆实验中杆允许的弯曲程度,并进行了实验验证。通过在试样和压杆之间添加A95陶瓷块建立了一套组合杆式高温SHPB装置,采用有限元模拟对添加陶瓷块及温度梯度场对测试精度的影响进行了分析。 基于以上实验技术得到的纯锆不同温度和应变率下的实验结果表明:常温下不同应变率纯锆应力~应变曲线流动应力段呈发散状,流动应力和加工硬化随应变率提高而增大,随温度升高而降低。常温下动态压缩试验中大应变时试样发生与载荷方向约成45°沿对角线的宏观剪切破坏,单次大变形和重复加卸载大变形动态压缩应力~应变曲线材料的破坏应变几乎相同,但随变形增大,单次大变形的加工硬化明显要低。微观金相观测结果表明,孪晶密度随应变率提高而增大,随温度升高而锐减。在小变形段,孪晶密度随应变增大而增大;当变形进一步增大,孪晶之间及孪晶与晶界及位错滑移带之间发生交互作用,试样内部可见许多微小孪晶簇;大应变试样中可见绝热剪切带的萌生,剪切带附近的孪晶弯成弓形靠拢。破坏试样SEM断口形貌呈典型的剪切破坏特征。宏观应力-应变曲线的加工硬化行为与孪晶的演化发展相对应,绝热剪切带可能是由微孪晶簇内孪晶取向的不一致诱发的。 结合试验结果,在位错动力学的基础上建立了描述纯锆力学性能温度和应变率相关的本构方程,采用该本构方程拟合了纯锆在不同温度和应变率下的应力应变曲线,结果发现除了大应变和温度较低时孪晶影响比较显著外,拟合的结果和试验结果符合很好。由于在微观分析中发现孪晶变形主要出现在常温条件下,因此通过考虑孪晶引起的硬化效应在本构方程中引入修正,经过修正后的本构方程能够很好地描述孪晶变形和位错滑移对纯锆温度和应变率相关力学性能的影响。 采用LS-DYNA接口技术,将得到的本构模型嵌入LS-DYNA中,对金属圆管动态破坏SHPB实验及爆炸载荷下柱壳的变形和破坏过程进行了数值模拟,给出了材料内部的应力、温度、损伤的时程曲线。 最后对全文的工作进行了总结和展望。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 李国和;王敏杰;康仁科;;Fe-36Ni高温高应变率动态力学性能及其本构关系[J];材料科学与工艺;2010年06期
2 张静;谭成文;刘新芹;王富耻;才鸿年;;Ti-6Al-4V合金绝热剪切带的演化[J];稀有金属;2009年05期
3 肖大武;李英雷;胡时胜;胡凌;;纯锆的压缩变形行为[J];稀有金属材料与工程;2008年12期
4 徐媛;孙坤;杨永安;;TC18钛合金绝热剪切带晶粒细化机制[J];稀有金属材料与工程;2011年08期
5 杨扬,王照明,张少睿;爆炸复合界面层内绝热剪切带的一些冶金行为[J];稀有金属材料与工程;1997年04期
6 段春争,王敏杰;切削高强度结构钢形成的绝热剪切带微结构观察[J];大连理工大学学报;2004年02期
7 张保法,沈万慈,刘英杰,王远飞,唐祥云;白层中的绝热剪切带[J];金属学报;1997年11期
8 李强,马常祥,赖祖涵;30MnCrNiMoB钢高速冲击绝热剪切带中的周期结构[J];东北大学学报(自然科学版);1995年04期
9 羡梦梅;铝合金靶板中绝热剪切现象与抗弹性能的关系[J];兵工学报;1983年03期
10 张宝友,甄良,李国爱,林琛;不同组织状态TC4合金靶材损伤行为的研究[J];宇航材料工艺;2004年05期
11 段春争,王敏杰;30CrNi_3MoV钢锯齿形切屑中绝热剪切带的微结构特征[J];机械工程材料;2004年10期
12 陈军;赵永庆;杨海瑛;;Ti-B19钛合金绝热剪切带研究[J];热加工工艺(热处理版);2006年11期
13 杨扬,张新明,李正华,李青云;高应变率下α—Ti的一种特殊超塑变形行为[J];材料研究学报;1995年04期
14 刘新芹,王富耻,王琳,路永胜;钢中绝热剪切带的动态损伤演化[J];兵器材料科学与工程;2004年03期
15 范长刚;董瀚;时捷;刘燕林;雍岐龙;翁宇庆;;低合金超高强度钢的绝热剪切带分析研究[J];兵器材料科学与工程;2006年04期
16 范亚夫;纪伟;陈捷;乔光利;;挤压态Mg-Gd-Y系合金中的绝热剪切带[J];材料导报;2008年07期
17 卢维娴;王礼立;陆在庆;;β-Ti合金在高应变率下的绝热剪切现象[J];金属学报;1986年04期
18 林一坚;分析孪晶电子衍射图的一种新方法[J];钢铁研究学报;1989年04期
19 金观昌,宋军,徐秉业;金属动力学性能的实验研究[J];清华大学学报(自然科学版);1993年05期
20 毛肇庆,马仲伟,苏宏义;4Cr14Ni14W2Mo钢的奥氏体晶粒度和孪晶及碳化物[J];材料开发与应用;1993年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 金贤玉;钱在兹;;混凝土受高温作用的破坏机理[A];第三届全国结构工程学术会议论文集(上)[C];1994年
2 高成臣;;硅-蓝宝石高温压力传感器发展现状[A];2000全国力学量传感器及测试、计量学术交流会论文集[C];2000年
3 姚小江;刘新宇;刘键;魏珂;李诚瞻;刘丹;刘果果;陈小娟;和致经;;AlGaN/GaN HEMT器件高温退化机理研究[A];2005'全国微波毫米波会议论文集(第三册)[C];2006年
4 赵彦芬;张路;;国产P91钢在高温受热面中的应用评价[A];苏州市自然科学优秀学术论文汇编(2008-2009)[C];2010年
5 龙涵厚;;高温丝扣防粘剂的应用[A];第六届全国摩擦学学术会议论文集(下册)[C];1997年
6 李本仙;杨斌;王超;王晓峰;陆凤国;刘晓旸;;高温高压条件下氧化物热电材料NaCo_2O_4稳定性的研究[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集(下册)[C];2006年
7 刘玉峰;丛晓春;杨文斐;;探讨采煤工作面夏季降温方法[A];山东省暖通空调制冷2007年学术年会论文集[C];2007年
8 袁正水;;精制沥青水箱改造[A];苏、鲁、皖、赣、冀五省金属学会第十四届焦化学术年会论文集[C];2008年
9 陈也;杨君涛;;火灾情况下高温对电梯疏散的影响研究[A];自主创新与持续增长第十一届中国科协年会论文集(3)[C];2009年
10 王中强;余志武;;高温下无粘结预应力扁梁耐火性能的理论研究[A];结构混凝土创新与可持续发展——第十三届全国混凝土及预应力混凝土学术交流会论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 肖大武;锆金属动态力学性能及其本构关系研究[D];中国科学技术大学;2008年
2 尤振平;钛合金的显微组织与动态性能的关系研究[D];北京有色金属研究总院;2011年
3 彭楠;高温调节耐药胃癌细胞化疗敏感性的分子机制[D];中国人民解放军军医进修学院;2006年
4 汪冰峰;钛及钛合金中绝热剪切带微观结构演化及其集体行为研究[D];中南大学;2006年
5 徐进;高温高压高产腐蚀气井完井管柱及井口装置损坏机理研究[D];西南石油学院;2005年
6 杨青;高温致金黄地鼠神经管畸形差异表达基因的筛选、鉴定及功能研究[D];山东大学;2007年
7 李清海;硬化水泥基材料热膨胀性能的研究[D];中国建筑材料科学研究总院;2007年
8 陈建军;碳化硅纳米线的制备、性能与机理研究[D];浙江大学;2008年
9 李国和;基于线性扰动分析的高速切削过程绝热剪切预测研究[D];大连理工大学;2009年
10 邹东利;固溶态AM60B镁合金高速撞击变形及损伤行为[D];哈尔滨工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 姜峰;两种钛合金绝热剪切区域应力场分布及微观结构演化研究[D];中南大学;2011年
2 徐德新;7050铝合金高速撞击条件下损伤行为的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 祁美贵;细晶93W-4.9Ni-2.1Fe合金微细结构与力学行为的研究[D];中南大学;2009年
4 于海洋;高速切削不锈钢切屑形成微观机理研究[D];大连理工大学;2012年
5 熊俊;爆炸复合界面内非(纳米)晶及ASB内组织形成机制[D];中南大学;2004年
6 胡水;耐火材料高温耐冲蚀磨损性能试验方法研究[D];西安建筑科技大学;2005年
7 赵勇;典型材料高速切削主变形区绝热剪切的研究[D];吉林大学;2006年
8 肖红亮;弹丸冲击过程中钢的绝热剪切行为[D];昆明理工大学;2008年
9 柯立勤;HFCVD金刚石多晶膜的形貌、织构和孪晶的研究[D];中南大学;2004年
10 黄丽艳;高温时高强混凝土轴心受压柱力学性能研究[D];昆明理工大学;2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 武雪梅;谁来填补高温关怀的“制度真空”[N];人民日报;2011年
2 本报评论记者 徐宁;用制度为“高温权益”保驾护航[N];嘉兴日报;2011年
3 特约记者 庄光荣 通讯员 饶强;南充合能公司安全通过高温“烤验”[N];中国石油报;2011年
4 黄晏君;高温引烦躁谨防“情绪中暑”[N];人民公安报;2010年
5 罗俊;世博:城市应对高温有妙招[N];中国石化报;2010年
6 本报评论员 肖擎;特别关注在高温下工作的人们[N];长江日报;2010年
7 鲁平;高温停工莫成一纸空文[N];人民日报;2010年
8 叶祝颐;保护高温劳动者关键在执行[N];中国商报;2010年
9 早报首席评论员 鲁宁;高温费困境囿于“立法感受”[N];东方早报;2011年
10 李瑾;高温,请关注那些天大的小事[N];工人日报;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978