AZ80鎂合金負(fù)重輪沖擊響應(yīng)特性測(cè)試分析.pdf

1、構(gòu)件及材料的動(dòng)態(tài)測(cè)試是高性能新型裝備研究、抗沖擊新材料研發(fā)和高速制造技術(shù)開(kāi)發(fā)的必要前提和理論基礎(chǔ)。鎂合金是迄今在工程中應(yīng)用最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料,在航空航天、交通運(yùn)輸、武器裝備等對(duì)結(jié)構(gòu)重量敏感的領(lǐng)域,具有廣泛的應(yīng)用前景和發(fā)展?jié)摿?。?fù)重輪是應(yīng)用鎂合金作為替代新材料的典型部件,可減輕履帶式車輛重量增強(qiáng)其機(jī)動(dòng)性和通行能力,同時(shí)能有效吸振提高裝甲車輛人機(jī)適應(yīng)性,但這類構(gòu)件需要有良好的抗沖擊性能。因此,系統(tǒng)測(cè)試分析鎂合金負(fù)重輪的沖擊響應(yīng)特性,對(duì)鎂合金

2、負(fù)重輪承載能力評(píng)價(jià)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化、材料選擇改進(jìn)以及推動(dòng)其應(yīng)用具有重要的意義。
　　在構(gòu)建的自由式Hopkinson壓桿測(cè)試系統(tǒng)上,對(duì)從AZ80鎂合金負(fù)重輪切取的長(zhǎng)細(xì)桿,測(cè)試了其彈性應(yīng)力波傳播及應(yīng)力幅值衰減規(guī)律,分析了鎂合金沖擊作用下的阻尼性能。研究表明應(yīng)力波在AZ80合金桿中傳播時(shí),應(yīng)力波幅值隨子彈速度增加而增大,隨傳播距離的增加明顯減小;不同位置處的應(yīng)力波幅值差值隨子彈速度增加而增大,但不受子彈長(zhǎng)度和形狀的影響。測(cè)試范圍內(nèi),AZ

3、80合金的應(yīng)力衰減系數(shù)在2.79~5.91m-1,應(yīng)力幅值減小13~27％。對(duì)應(yīng)力-時(shí)間曲線的傅立葉轉(zhuǎn)換結(jié)果表明,幅值譜在1~4Hz頻段出現(xiàn)幅值峰且急劇下降的現(xiàn)象,表明AZ80合金負(fù)重輪減振性能的最佳頻率為1~4Hz。借助G-L位錯(cuò)釘扎理論模型分析表明,由于存在大量的弱釘釘扎位錯(cuò),AZ80鎂合金表現(xiàn)出良好的阻尼性能。
　　借助構(gòu)建的分離式Hopkinson壓桿試驗(yàn)系統(tǒng),測(cè)試分析了擠壓成形的AZ80合金負(fù)重輪(沿與幅板徑向成0°、4

4、5°、和90°方向)、ZK60合金擠壓棒材以及AZ31合金鑄棒的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能,應(yīng)變速率范圍在800s-1至3000s-1之間,并與準(zhǔn)靜態(tài)下的力學(xué)行為進(jìn)行了比較。AZ80、ZK60、AZ31合金均表現(xiàn)出正的應(yīng)變速率效應(yīng),AZ80合金0°、45°、和90°方向的應(yīng)變率敏感系數(shù)分別為0.00669、0.03189、0.03004。隨應(yīng)變率的提高,斷裂強(qiáng)度(最大應(yīng)力)呈逐步遞增的趨勢(shì),受加載方向影響較大,而斷裂應(yīng)變(最大應(yīng)變)呈突增的趨勢(shì),基本

5、不受加載方向影響。從0.001s-1至3000s-1,三個(gè)方向斷裂強(qiáng)度平均提高51.4％,斷裂應(yīng)變平均提高124.6％。以Johnson-Cook本構(gòu)方程為基礎(chǔ),分別建立了AZ80合金三個(gè)方向的本構(gòu)模型。
　　采用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡等手段,開(kāi)展了AZ80合金負(fù)重輪微觀組織測(cè)試技術(shù)研究,探討了鎂合金動(dòng)態(tài)沖擊下的微觀變形機(jī)制、應(yīng)變速率敏感性及斷裂機(jī)制。結(jié)果表明:高應(yīng)變率下的微觀變形機(jī)制與加載方向密切相關(guān),90°、45°和0°方向的塑