18CrNiMo7-6合金钢J-C损伤模型失效参数研究

O346.5; 针对高速冲击、机械成型加工等数值模拟中广泛应用的Johnson-Cook(J-C)损伤模型失效参数求取问题,对18CrNiMo7-6合金钢材料开展了3个系列的力学实验.通过缺口试样准静态拉伸实验和有限元模拟,确定了既考虑空间分布效应,又考虑应变累积效应的应力三轴度的计算方法.结果表明:失效应变随应力三轴度的增大而减小;通过10-3、10、103 s-1应变率下的拉伸实验与霍普金森拉杆(SHTB)冲击实验,发现随着应变率的增大,材料屈服强度有所增加,表明了材料有明显的应变率强化效应,并且失效应变随着应变率的增大而增大;在25、200、300、400℃的拉伸实验中发现随着温度的升高...

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Published in郑州大学学报（工学版） Vol. 44; no. 1; pp. 70 - 76
Main Authors 吴少洋, 张建伟, 卢凤强, 李元鑫, 秦瑾鸿
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 郑州大学机械与动力工程学院,河南郑州 450001%郑州大学力学与安全工程学院,河南郑州 450001 2023
Subjects
18CrNiMo7-6合金钢
Taylor冲击实验
J-C损伤模型
失效应变
应力三轴度
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ISSN1671-6833
DOI10.13705/j.issn.1671-6833.2022.04.015

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Summary:O346.5; 针对高速冲击、机械成型加工等数值模拟中广泛应用的Johnson-Cook(J-C)损伤模型失效参数求取问题,对18CrNiMo7-6合金钢材料开展了3个系列的力学实验.通过缺口试样准静态拉伸实验和有限元模拟,确定了既考虑空间分布效应,又考虑应变累积效应的应力三轴度的计算方法.结果表明:失效应变随应力三轴度的增大而减小;通过10-3、10、103 s-1应变率下的拉伸实验与霍普金森拉杆(SHTB)冲击实验,发现随着应变率的增大,材料屈服强度有所增加,表明了材料有明显的应变率强化效应,并且失效应变随着应变率的增大而增大;在25、200、300、400℃的拉伸实验中发现随着温度的升高,材料屈服强度逐渐降低,但材料的抗拉强度在300℃ 时要高于200℃下的结果,并且随着温度的升高失效应变逐渐减小.根据上述实验结果拟合得到了J-C损伤模型失效参数,从拟合优度可以看出拟合所得参数的可靠性.最后通过Taylor冲击实验与有限元模拟进行验证,结果表明,当冲击速度为430 m/s时,实验与仿真得到的冲击试样均发生了破坏,并且有限元模拟得到的试样破坏形态与实验结果最大误差为6.3％,结果吻合良好,验证了所选用的J-C损伤模型的合理性以及实验所得参数的有效性.
ISSN:1671-6833
DOI:10.13705/j.issn.1671-6833.2022.04.015