沖擊載荷下細(xì)晶鎢合金絕熱剪切帶的有限元模擬.pdf

1、基于Johnson-Cook本構(gòu)模型研究鎢合金的本構(gòu)關(guān)系，并對(duì)擬合結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證分析。采用ANSYS-LS/DYNA有限元軟件，模擬了溫度(298K～623K)和應(yīng)變率(102～103s-1)范圍內(nèi)傳統(tǒng)粗晶93 W-4.9Ni-2.1Fe和兩種晶粒尺寸不同的93W-4.9Ni-2.1Fe+0.03％Y分離式霍普金森壓桿(Split Hopkinson Pressure Bar，SHPB)實(shí)驗(yàn)下的力學(xué)行為。分析絕熱剪切帶(ASB)的萌生和

2、擴(kuò)展，比較晶粒尺寸和添加稀土元素Y對(duì)絕熱剪切敏感性的影響。
　　(1)利用最小二乘法擬合了JC模型的參數(shù)，實(shí)驗(yàn)值和預(yù)測值的最大相對(duì)誤差為10％。由于極限強(qiáng)度和應(yīng)變率是近似指數(shù)關(guān)系，對(duì)模型中的應(yīng)變率敏感系數(shù)C進(jìn)行了修正，修正后預(yù)測結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合度好，最大相對(duì)誤差為-3.4％。
　　(2)當(dāng)應(yīng)變率大于1100s-1時(shí)，應(yīng)力達(dá)到最大值后迅速下降至峰值的80％以上，出現(xiàn)了ASB，材料無裂紋出現(xiàn)。當(dāng)應(yīng)變率大于2340s-1時(shí)，下沖

3、擊面的單元沿著與擠壓方向呈45°變形失效，最后材料在剪切帶處發(fā)生斷裂。高溫條件下，所形成的ASB與室溫下的形狀差異不大，但是室溫下ASB的萌生時(shí)間提前了。
　　(3)通過比較三種鎢合金的模擬結(jié)果可以得出，細(xì)晶鎢合金93 W-4.9Ni-2.1Fe+0.03％Y(90min)在相同的條件下更易于形成ASB，晶粒細(xì)化和添加稀土元素由于能夠降低動(dòng)態(tài)變形中的硬化效應(yīng)，同時(shí)減低了絕熱剪切形成所需要的臨界剪切應(yīng)變?chǔ)胏，所以能夠提高材料的絕熱剪