苏静
,
郭伟国
,
何可馨
,
鬲钰焯
中国有色金属学报
利用准静态试验机以及Hopkinson压杆装置对AZ31铸造镁合金在不同应变速率和不同温度下的塑性流动性能进行研究,结合金相显微技术对试验后的试样进行微观分析.结果表明:在低应变速率下,随着温度的升高,AZ31镁合金发生明显的由脆性到韧性的转化,其转化温度为473 K左右;当应变速率增加到1.2×104 s-1时,会发生脆化现象,塑性变形能力变差.基于微观分析,低应变速率下晶体中孪晶的存在是促进材料塑性变形增加的主要因素.而在高应变速率下,动态再结晶和第二相粒子沉淀硬化显著地影响金属的塑性变形.结合系统的试验结果,基于热激活位错机制,建立一种物理概念的塑性流动本构模型,对较高应变速率和不同温度下的流动应力进行模型预测.通过对比,模型预测结果与试验数据吻合较好.
关键词:
AZ31镁合金
,
塑性流动
,
应变速率
,
微观机理
,
本构关系
郭伟国
金属学报
对HSLA-65, DH-36, AL-6XN和Nitronic-50这4种新型舰艇结构钢的力学行为进行了系统研究. 实验的温度变化范围从77 到1000 K, 应变率从0.001到8000 s-1, 真实塑性应变超过40%. 结果表明：(1)这4种结构钢的塑性流变应力对温度和应变率非常敏感, 流变应力随温度的降低和应变率的增加而提高；(2)随塑性应变的增加或变化, 温度历史会显著引起fcc金属内部微观结构演化；(3)在适当的温度和加载应变率范围, 动态应变时效现象发生, 且随应变率提高, 动态应变时效出现的温区移向更高区域. 针对实验所出现的这些现象, 并考虑到塑性流变的粘-曳阻力,根据位错运动机理, 给出了一个基于物理概念的本构模型, 此模型未涉及动态应变时效现象. 通过比较模型预测结果和实验结果, 在很宽温度范围和很宽应变率范围内, 所给出的本构关系能够较好的预测这4种新型舰艇结构钢的塑性流变应力.
关键词:
舰艇钢
,
Plastic defomation
,
flow stress
,
temperature
黄福增
,
郭伟国
材料科学与工程学报
doi:10.3969/j.issn.1673-2812.2007.04.022
本文对MDYB-3航空有机玻璃在温度从-55℃到120℃,应变率从10-4到2×103/S范围内的力学行为进行了系统研究.低应变率试验在MTS液压伺服试验机上进行,高应变率试验结果由Hopkinson拉、压杆装置获得.通过直接粘接试样于Hopkinson入射杆和透射杆间的方法,有效地获得了不同温度下材料的动态拉伸性能.结果表明:低应变率下MDYB-3的弹性模量和屈服应力随温度的增加而下降,当温度接近玻璃化转变温度时,由于分子链段从"冻结"状态开始向"自由"状态转变使其力学性能趋向于一个定值;当应变率在102/S或以上时,该材料的动态压缩模量在低温时也趋于一个恒定值,但在高温没有类似现象;在动态拉伸试验中观察到了动态压缩中没有发现的塑性流动和应变硬化的现象.结合试验数据,基于已有的模型,建立了一个粘弹性本构模型.
关键词:
固体力学
,
本构模型
,
MDYB-3
,
温度
,
应变率
王志浩
,
郭伟国
,
郭今
,
刘开业
材料科学与工程学报
针对马氏体时效钢18Ni(250)在动态拉伸和不同速度泰勒杆冲击下呈现剪切断裂破坏的特征,为了理解其剪切及Ⅱ型断裂韧性在复合型断裂中所起到的作用,借助Hopkinson拉杆装置,对18Ni(250)进行了高加载率下的复合受力试验.并根据该材料在不同加载率下剪切断裂模式的特征,重点对该材料进行了不同加载率下的Ⅱ型动态断裂韧性试验研究.结果表明:随着加载率的提高,18Ni(250)钢的起裂时间逐渐减小,但其Ⅱ型动态断裂韧性值不断增大;通过SEM微观分析发现,在不同加载率下18Ni(250)钢Ⅱ型动态断裂呈现以晶面滑移为主的绝热剪切特性.
关键词:
马氏体时效钢
,
剪切断裂
,
加载率
,
Ⅱ型断裂
,
泰勒试验
李广良
,
郭伟国
,
赵融
,
史亚杰
材料科学与工程学报
在飞机越界工程材料阻滞系统（EMAS）中,阻滞材料的压缩力学性能极为重要。本文对一种新型阻滞材料——轻质泡沫混凝土在室温下应变率从0.001/s到0.1/s的压缩力学行为进行了系统研究。结果表明：在该应变率范围内此材料力学性能对应变率不敏感;但此材料的密度对其力学行为影响很大。通过对压溃平台应力、密实应变和密度等参量的分析,结合系统的试验结果,建立了该材料的压缩唯象本构模型,通过模型预测结果与试验结果比较,唯象本构模型与试验结果吻合较好。
关键词:
轻质泡沫混凝土
,
唯象本构模型
,
工程压溃应力
,
密实应变
郭伟国
稀有金属材料与工程
为了解经挤压、锻造和热处理工序所得纯钽材的性能,对各工序钽材的化学成分、硬度、微观组织进行了检测.对挤压、锻造和热处理工序后钽材的力学行为进行了研究.应用Instron液压伺服试验机和分离式Hopkinson压杆对经锻造和热处理的钽材在不同温度不同应变率下的性能进行了试验.结果表明:(1)经初始挤压钽棒的氧和碳含量比原料粉高出约30%,但氮的含量比粉料下降50%以上;(2)再锻造后经过1523 K,2 h的退火处理,钽饼已完全再结晶.晶粒数和硬度沿钽饼中心到边沿变化;(3)挤压和锻造的钽饼中心处呈现明显的各向异性,这种性质随远离圆饼中心而变弱.基于热激活位错滑移机制以及塑性变形的物理概念,给出了一个预测钽材塑性流动应力的本构模型.通过与Johnson-Cook模型以及实验结果比较和分析可知,此模型可以较好地预测钽金属的塑性流动应力.
关键词:
钽
,
锻压
,
力学性能
,
应变率
,
本构关系
褚世永
,
郭伟国
材料科学与工程学报
为了探讨温度和应变率对NiTi记忆合金相变转换率的影响,本文利用准静态试验机和分离式Hopkinson压杆的恒应变率技术对板条状和圆柱状试样进行了不同应变率的试验,同时通过改变温度检查相变转换的速度,结果表明:在较低的10-2/s应变率下,NiTi记忆合金伪弹性变形过程自身就会有6.5℃温升,这意味着在高应变率下其性能是温度与率的耦合效应;随外界环境温度的增加,NiTi记忆合金的相变恢复速率由递增趋于一稳态值,当温度超过365K时,恢复速率趋缓至约0.014mm/s;随应变率增加,相变转换率会趋于极限,即应力诱发的奥氏体向马氏体相转化阶段在应变率超过6000/s时基本不变,表明更高的应变率已不能引起NiTi相变转换.
关键词:
NiTi记忆合金
,
相变转换率
,
应变率
,
温度
,
Hopkinson杆
刘风亮
,
郭伟国
,
孟卫华
,
曾志银
,
邵小军
兵器材料科学与工程
doi:10.3969/j.issn.1004-244X.2010.04.007
利用准静态试验机和Hopkinson压杆装置对DH36钢在不同应变率和不同温度下的塑性流动应力进行试验研究.结果表明:预应变温度对DH36钢的力学性能有显著的影响;在动态应变时效温度区,出现时效强化所需时间较短;DH36钢塑性流动中出现的动态应变时效是由于温度和变形达到一定程度时,曾在林位错周围形成的溶质气团会沿着聚合的林位错通过管道扩散到运动位错处,并在位错附近形成溶质气团连续对位错形成拖曳,阻碍了位错运动,同时,在高温出现珠光体片间距减小,相界面增多,对位错运动的阻碍增大,因而也会导致塑性流动阻力提高.
关键词:
动态应变时效
,
DH36钢
,
应变率
,
微观结构
,
机理
郭伟国
,
左红星
,
孟卫华
,
曾志银
,
邵小军
材料科学与工艺
为理解和揭示第三种应变时效现象,对DH36钢在拉、压加载,温度从77 K到1 000 K,应变率从0.001/s到3000/s下的塑性流动行为进行了系统研究,分析了时效发生的规律、特性以及时效发生的温度、应变率和应变的关系.同时,基于间隙原子与位错相互作用的本质,探讨了第三种应变时效现象与滞弹性材料机械波谱（即内耗峰）关联性.研究表明：金属在第三种应变时效温度区经变形后,材料的强度会提高,且材料的韧性（即断裂应变）并不变化;第三种应变时效的发生需要一定的预变形以造成大量空位,这将有益于间隙原子在位错周围的扩散形成,当温度和变形率达到某一匹配值时,在后续连续的塑性变形过程中,围绕位错的间隙原子气团连续对位错拖曳使得位错滑移阻力增加,导致第三种应变时效发生;DH36钢应变时效发生时的峰值应力温度与应变率呈现指数关系;第三种应变时效发生的温度区与金属机械波谱（内耗峰）温度区基本一致,都具有波动性,所以本质上第三种应变时效是机械波谱的另一表现形式.
关键词:
第三种应变时效
,
机械波谱
,
塑性流动
,
Snoek峰
,
Cottrell气团
胡雪垚
,
张晓琼
,
郭伟国
,
惠旭龙
材料科学与工程学报
为了研究平面编织复合材料薄板在高速小质量弹丸冲击作用下的响应及动态力学性能,本文基于ABAQUS软件平台建立了相应的有限元分析模型,该模型选用修正后的Hashin准则和最大应变准则进行单层板面内的损伤判断,利用Cohesive界面单元模拟层间分层损伤,并根据不同失效模式折减相应的材料参数.通过与试验对比发现:有限元模拟结果与试验结果吻合较好,说明该模型能较好地预测平面编织复合材料薄板的冲击响应及性能;高速小质量弹丸冲击是由弯曲波和剪切波控制的动态响应问题,接触力与挠度的变化是不同步的,且应力波在传播过程中不断衰减;复合材料薄板在冲击过程中有明显的失稳现象,因此变形区域的动能和应变能在吸能中占据了较大的比例;复合材料薄板冲击后的凹坑会在两小时内发生一定程度的回弹,之后则保持稳定.
关键词:
平面编织
,
修正后的Hashin准则
,
抗冲击性能
,
应力波
,
凹坑回弹
