碰撞能對(duì)低應(yīng)力多碰塑性變形的影響研究及建模.pdf

1、在工程領(lǐng)域中，許多零部件在長時(shí)間受到往復(fù)沖擊碰撞載荷的作用后發(fā)生失效，而其作用應(yīng)力一般約為零構(gòu)件材料屈服極限的1/5至1/2。經(jīng)大量工程試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，零部件承受多碰載荷而失效的多種起因都可歸結(jié)為材料發(fā)生了宏觀塑性變形現(xiàn)象。本文利用分層塑性響應(yīng)法進(jìn)行低應(yīng)力多碰動(dòng)態(tài)響應(yīng)試驗(yàn)，研究了YT01工業(yè)純鐵在低應(yīng)力沖擊載荷作用下的宏觀塑性累積變形規(guī)律，著重考察了碰撞能對(duì)宏觀塑性累積變形的影響，建立了其宏觀塑性累積變形數(shù)學(xué)模型。
　　對(duì)實(shí)驗(yàn)室自制

2、的第二代多碰試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行了改進(jìn)。能夠?qū)崿F(xiàn)在不改變沖擊應(yīng)力水平的情況下，改變碰撞能的要求。選用組織單一、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的YT01工業(yè)純鐵作為低應(yīng)力多碰試驗(yàn)材料。對(duì)試件進(jìn)行坐標(biāo)網(wǎng)格劃分，利用分層塑性響應(yīng)方法，在相同碰撞應(yīng)力，不同碰撞能下，對(duì)試件分成三組進(jìn)行多碰試驗(yàn)。
　　試驗(yàn)結(jié)果表明，即使在遠(yuǎn)低于材料屈服極限的多碰應(yīng)力作用下，一定沖擊次數(shù)后試樣靠近沖擊表面的一段區(qū)域內(nèi)也可產(chǎn)生足夠大的宏觀塑性變形；在沖擊過程中，塑性變形速率并不是恒定的，且變形

3、分布也不是均勻的，具有明顯的趨表效應(yīng)；試件大約在碰撞256×103后，基本不再發(fā)生宏觀塑性變形；對(duì)于相同沖擊應(yīng)力下的試樣，發(fā)現(xiàn)碰撞能越大的試樣，其最終累積變形量越大；在沖擊過程中，碰撞能越大，其塑性變形速率也會(huì)相應(yīng)的變大；試樣表層的變形量、應(yīng)變率會(huì)隨著層深的增加，呈梯度性迅速衰減，在相同碰撞應(yīng)力下，碰撞能越大，其抵抗變形的能力越弱。
　　從位錯(cuò)理論以及應(yīng)力波傳遞兩方面分析了多碰失效機(jī)理，初步探討了碰撞能對(duì)累積變形量及變形率的作用。

4、表明碰撞能是試樣發(fā)生宏觀塑性變形的重要因素，碰撞能的多少影響著試樣內(nèi)部晶體發(fā)生位錯(cuò)的幾率的大小，從而影響其多碰塑性變形大小。
　　根據(jù)累積變形量試驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立了多碰塑性累積應(yīng)變與碰撞次數(shù)、碰撞能、沖擊應(yīng)力累積應(yīng)變數(shù)學(xué)模型，根據(jù)該數(shù)學(xué)模型，代入初始條件（碰撞能和沖擊應(yīng)力），即可得出沖擊次數(shù)下材料的塑性累積應(yīng)變以及其累積變形量。根據(jù)各層應(yīng)變率試驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立了應(yīng)變率與層深、碰撞能、沖擊應(yīng)力數(shù)學(xué)模型，根據(jù)該數(shù)學(xué)模型，可比較精確得求得在安定