碰撞能對低應力多碰塑性變形的影響研究及建模.pdf

1、在工程領域中，許多零部件在長時間受到往復沖擊碰撞載荷的作用后發(fā)生失效，而其作用應力一般約為零構件材料屈服極限的1/5至1/2。經大量工程試驗研究發(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法進行低應力多碰動態(tài)響應試驗，研究了YT01工業(yè)純鐵在低應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)學模型。
　　對實驗室自制

2、的第二代多碰試驗機進行了改進。能夠實現(xiàn)在不改變沖擊應力水平的情況下，改變碰撞能的要求。選用組織單一、結構簡單的YT01工業(yè)純鐵作為低應力多碰試驗材料。對試件進行坐標網格劃分，利用分層塑性響應方法，在相同碰撞應力，不同碰撞能下，對試件分成三組進行多碰試驗。
　　試驗結果表明，即使在遠低于材料屈服極限的多碰應力作用下，一定沖擊次數(shù)后試樣靠近沖擊表面的一段區(qū)域內也可產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；試件大約在碰撞256×103后，基本不再發(fā)生宏觀塑性變形；對于相同沖擊應力下的試樣，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相應的變大；試樣表層的變形量、應變率會隨著層深的增加，呈梯度性迅速衰減，在相同碰撞應力下，碰撞能越大，其抵抗變形的能力越弱。
　　從位錯理論以及應力波傳遞兩方面分析了多碰失效機理，初步探討了碰撞能對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部晶體發(fā)生位錯的幾率的大小，從而影響其多碰塑性變形大小。
　　根據累積變形量試驗數(shù)據，建立了多碰塑性累積應變與碰撞次數(shù)、碰撞能、沖擊應力累積應變數(shù)學模型，根據該數(shù)學模型，代入初始條件（碰撞能和沖擊應力），即可得出沖擊次數(shù)下材料的塑性累積應變以及其累積變形量。根據各層應變率試驗數(shù)據，建立了應變率與層深、碰撞能、沖擊應力數(shù)學模型，根據該數(shù)學模型，可比較精確得求得在安定