材料動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的實(shí)驗(yàn)裝置測試系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著科學(xué)與生產(chǎn)技術(shù)的迅猛發(fā)展，在機(jī)械加工、爆炸成型、裝甲侵徹等廣泛的工程應(yīng)用領(lǐng)域中，均涉及到針對材料動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的研究。由于材料在動(dòng)載荷作用時(shí)與靜載荷作用時(shí)響應(yīng)的力學(xué)性能相差明顯，通過搭建材料動(dòng)態(tài)力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)裝置并開展動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)的研究手段，能夠測量出更真實(shí)的材料動(dòng)態(tài)力學(xué)性能，但實(shí)驗(yàn)中應(yīng)力波效應(yīng)、應(yīng)變率效應(yīng)以及測量元件精度影響著實(shí)驗(yàn)裝置測試系統(tǒng)的穩(wěn)定性，因此研發(fā)高精度、高可靠性的材料動(dòng)態(tài)力學(xué)實(shí)驗(yàn)臺具有重要的實(shí)際工程意義。
　　本文針

2、對材料動(dòng)態(tài)力學(xué)性能，基于 Johnson-Cook粘塑性本構(gòu)方程，分析了應(yīng)力波效應(yīng)與應(yīng)變率效應(yīng)耦合作用對求解材料動(dòng)態(tài)本構(gòu)關(guān)系的影響，研究了壓桿實(shí)驗(yàn)技術(shù)中兩個(gè)效應(yīng)解耦的機(jī)理；依據(jù)一維假定、應(yīng)力均勻假定和波動(dòng)方程，分析了在彈性桿中不同邊界條件的一維應(yīng)力波傳播特性，建立了由反射波應(yīng)變和透射波應(yīng)變表達(dá)的材料動(dòng)態(tài)力學(xué)性能數(shù)學(xué)模型，為構(gòu)建材料動(dòng)態(tài)力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置提供了理論依據(jù)。
　　設(shè)計(jì)并構(gòu)建了由機(jī)械系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、操作系統(tǒng)和測量系統(tǒng)組成的材料動(dòng)

3、態(tài)力學(xué)實(shí)驗(yàn)臺，利用測速儀、紅外測溫儀、動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀和八角環(huán)測力儀等測量元件搭建了測試系統(tǒng)，改善了傳統(tǒng)的材料動(dòng)態(tài)力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置測試技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了試驗(yàn)過程中對子彈沖擊速度、試件溫度、材料應(yīng)力應(yīng)變和試件所受沖擊力等物理參數(shù)的測量，為開展材料動(dòng)態(tài)力學(xué)試驗(yàn)提供了硬件支撐。
　　基于材料動(dòng)態(tài)力學(xué)實(shí)驗(yàn)臺和塑性本構(gòu)方程，建立了平面接觸和曲面接觸工作形態(tài)的高速?zèng)_擊金屬試件有限元模型，分析了應(yīng)力波傳播過程中成形工具與試件間的相互作用關(guān)系，研究了不同沖擊接觸

4、形態(tài)的材料動(dòng)態(tài)力學(xué)行為，揭示了應(yīng)力波效應(yīng)和應(yīng)變率效應(yīng)對模擬結(jié)果的影響規(guī)律。
　　選取40Cr調(diào)質(zhì)鋼進(jìn)行了高速?zèng)_擊試件試驗(yàn)，測得了材料動(dòng)態(tài)應(yīng)力—應(yīng)變數(shù)據(jù)并進(jìn)行了試驗(yàn)數(shù)據(jù)修正和光滑處理，對比分析了試驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果，研究了高速?zèng)_擊過程中力、速度、應(yīng)力波多場耦合作用的材料動(dòng)態(tài)力學(xué)性能，探討了試驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果的差異性產(chǎn)生因素，揭示了應(yīng)力波效應(yīng)和溫升對材料動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的影響機(jī)理。
　　本文基于一維應(yīng)力波理論，設(shè)計(jì)并構(gòu)建了材料動(dòng)態(tài)力學(xué)