确定材料在高温高应变率下动态性能的Hopkinson杆系统

描述了一种利用Hopkinson杆装置确定在高温(温度可高达1 173 K)、高应变率下材料动态性能的试验方法。在试样加温过程中,试样不与入射杆及透射杆接触。当试样加热到预定温度时,气压驱动同步组装系统,推动透射杆及试样,使得应力波到达入射杆与试样接触面时,入射杆、试样及透射杆紧密接触。利用以上系统,完成了连铸单晶铜及上引法连铸多晶铜从室温到1 085 K范围内的应力应变曲线。测试结果表明,不论是上引法连铸多晶铜还是连铸单晶铜,流动应力随温度的升高而下降,在温度低于585 K时,材料的应变硬化率明显大于在温度高于585 K时的应变硬化率。

6061铝合金高温拉伸流变行为

利用Gleeble3500热模拟试验机对6061铝合金进行高温拉伸实验,研究变形温度为365℃～565℃和应变速率为0.01s-1～1s-1条件下6061铝合金的高温拉伸流变行为。结果表明,6061铝合金属于正应变速率敏感材料,流变应力随应变速率的增加而增大,随温度的增加而降低;通过线性回归分析计算6061铝合金的应力指数n及变形激活能Q,获得其高温拉伸条件下的流变应力本构方程。

基于温度历程的高强钢丝应变及应力计算方法

在已有1 770级φp5低松弛预应力钢丝高温力学性能试验研究基础之上,建立了高温下预应力钢丝考虑温度历程的应变及应力计算方法.其中的应变计算方法以钢丝应变变化为研究对象,考虑了钢丝温度变化过程中蠕变、温度膨胀、应力变化及变形模量变化对钢丝应变的影响;应力计算方法以钢丝应力为研究对象,考虑了钢丝温度变化过程中应力松弛、温度膨胀、应变变化及变形模量变化对钢丝应力的影响.通过试验验证了应变及应力计算方法的可行性,结果表明,这两种计算方法可用于预应力结构的抗火性能分析.

6061铝合金低温快速流变行为的研究

采用圆柱体试样 ,在Gleeble 1 5 0 0型动态热模拟试验机上进行低温快速压缩试验 ,研究了 6 0 6 1铝合金低温下快速变形的流变行为 ,并分析了其变形组织。结果表明 ,6 0 6 1铝合金的流变应力随变形温度升高而降低 ,随应变速率提高而增大 ;在高应变速率下 ,发生了不连续动态再结晶 ;温升强烈地受变形程度的影响 ;

适用于结构高温分析的砼和钢筋应力—应变关系

本文在分析试验获得的不同恒定温度下砼应力—应变曲线的基础上，通过假定，提出了映射温度流动路径，给出了具体的计算公式，并进行了试验验证。结果表明。

高温高应变率下纯锆的本构模型研究

研究了常温至1073K、不同应变率下（4．1×10^-4s^-1～2．8×10^3s^-1）锆的压缩力学性能。结果表明，锆的流动应力对温度和应变率的变化比较敏感，随应变率的提高而增大，随温度的升高而降低。基于位错动力学理论，建立了锆的本构模型，并考虑塑性变形过程中孪晶演化的影响，对模型进行了修正。修正后的本构模型预测结果与实验结果吻合较好，可描述很宽应变率和温度范围内锆的塑性变形行为。

TC11钛合金的高温变形力学行为

在Gleeble-1500热模拟试验机上对TC11钛合金在温度为760—960℃，应变速率为0．001-5．0s^-1，变形程度为50％条件下的高温流变应力变化规律进行了研究．在分析变形温度、变形程度和应变速率对流动应力影响规律的基础上，依据Arrhenius方程对实验数据进行回归，得到了TC11钛合金的本构关系模型，为钛合金高温变形过程的数值模拟提供了重要计算模型．

高强钢TRB高温下热流变特性

为了准确仿真高强钢板热冲压成形过程,获得高强钢高温下的材料本构关系模型,利用Gleeble3500热模拟试验机在不同温度和应变速率下对不同厚度的高强钢B1500HS钢板进行了单向拉伸试验,获得各种工艺条件下的应力-应变曲线,并基于变形抗力数学模型,引入板材厚度参数,通过最小二乘法进行数据拟合获得高强钢TRB高温下的材料本构关系.利用试验结果对本构关系模型进行的拟合验证表明,拟合程度较好,说明建立的材料本构关系能很好地描述高强钢TRB在高温下的应力-应变关系.

7475铝合金高温高应变速率压缩变形的流变应力

在G leeble-1500D热模拟试验机上进行高温高应变速率热压缩变形试验,研究了7475铝合金在340℃～420℃温度范围及0.1～10s-1应变速率范围内的流变应力变化规律。结果表明,流变应力随应变速率的增加而增加,随温度的增加而降低;当在较高应变速率10s-1时,随变形的进行,其流变应力甚至会低于应变速率为1s-1时的流变应力;确定了合金的应变硬化指数n以及变形激活能Q,得到了适于所有应力状态的流变应力本构方程。

两种唯象型本构方程描述AZ80镁合金高温流动应力的比较研究

基于铸态AZ80镁合金热压缩实验数据,建立了两种唯象型本构方程(应变补偿的Arrhenius模型和动态回复(DRV)+动态再结晶(DRX)的两阶段模型)来描述AZ80镁合金在变形温度523~673 K和应变速率0.001~1 s^-1下的热变形行为。模型材料参数由线性拟合方法确定,对模型拟合精度进行定量分析表明:应变补偿的Arrhenius方程对流动应力的预测效果较好,相关系数R和平均相对绝对误差AARE的计算值分别为0.9930和5.26%;DRV+DRX两阶段本构方程预测结果相对较差,其R值和AARE值分别为0.9916和6.62%。比较分析表明,应变补偿的Arrhenius方程具有良好的适应性,可以在较大的温度和应变速率范围内准确预测不同变形条件下的流动应力曲线,工程适用范围广;DRV+DRX两阶段本构模型具有一定的物理意义,但是不能够很好地预测稳态流动应力,因而预测精度略低。

Zr_(57)Cu_(15.4)Ni_(12.6)Al_(10)Nb_5非晶合金的高温压缩性能研究

通过高温压缩试验,研究了Zr_(57)Cu_(15. 4)Ni_(12. 6)Al_(10)Nb_5非晶合金在温度为411～461℃,应变速率为0. 0005～0. 1 s-1条件下温度和应变速率对流变应力的影响,并分析了应变速率敏感系数随温度和应变速率的变化趋势。运用示差扫描量热法(DSC)确定合金在各温度下的可加工时间,根据试验数据绘制出真实应力-应变曲线,计算得到应变速率敏感性指数,并利用X射线衍射(XRD)分析了热压后样品的组织。结果表明:合金在热压过程中的流变应力与温度负相关,与应变速率正相关,且符合"自由体积"理论。经过热压后的样品组织基本保持了非晶态。当温度为446～456℃、应变速率为0. 001～0. 01 s-1时,应变速率敏感性指数约等于1,可作为Zr57Cu15. 4Ni12. 6Al10Nb5非晶合金在过冷液相区的最佳成形条件。

变形态2219铝合金高温塑性变形的本构模型

采用Gleeble-3500型热压缩试验机研究了变形态2219铝合金在应变速率为0.25~0.8 s^(-1)、变形温度为420~500℃时的流变应力行为,建立了变形态2219铝合金高温塑性变形时的基于应变补偿的双曲正弦本构方程。结果表明:变形态2219铝合金的流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的提高而增大。基于应变补偿的本构模型能更好地预测变形态2219铝合金的高温流变行为,实验值与预测值的平均相对误差为4.56%。

高温高应变率下ZL101A铝合金的流变应力特征与本构模型

采用分离式霍普金森压杆系统和高温设备对ZL101A铝合金进行了常温和高温下的动态压缩实验,得到了应变率范围为2900~6100 s^(−1)、温度范围为20~600℃的动态压缩应力-应变曲线。实验结果表明:ZL101A铝合金具有应变率硬化效应,并且随着温度的升高,应变率硬化效应减弱;ZL101A铝合金在不同应变率下均存在明显的温度软化效应,且随着温度的升高,塑性变形引起的绝热温升使热软化作用增强。为了得到应变率和温度对材料流变应力的影响,将应变率效应和温度效应进行解耦,得到一种适用于ZL101A铝合金材料的动态本构模型。对比模型预测结果与实验数据发现,建立的本构模型可以很好地描述ZL101A铝合金的流变应力特征。

含钒高锰LNG储罐用钢热变形行为及组织演变研究

为明确含钒高锰LNG储罐用钢的再结晶行为,采用单道次压缩热模拟试验研究了变形温度和应变速率对实验钢流变应力的影响规律,建立了实验钢的热变形模型,并对其典型微观组织结构进行了OM和EBSD分析,明确了实验钢的组织演变规律。结果表明:在0.1 s^(-1)和0.2 s^(-1)应变速率下,流变应力曲线以动态再结晶型为主,当应变速率大于0.5 s^(-1)时,流变应力随真应变(ε>ε_(p))的增加未出现显著的下降,仅在较大应变条件下出现了一定的下降趋势;计算出实验钢的热变形激活能Q约为590.3 kJ/mol;在850℃变形时,不同应变速率下实验钢的组织主要为硬化组织,仅在晶界处观察到极少量的细小再结晶晶粒,在950℃变形温度下,0.1 s^(-1)和2 s^(-1)应变速率下可获得较为细小的再结晶组织,但2 s^(-1)应变速率下再结晶并不充分,10 s^(-1)应变速率下主要以硬化组织为主,在1050℃变形温度下,不同应变速率下均得到较为粗大的再结晶组织。

6005A与6082铝合金热变形流变行为

利用Gleeble--1500热模拟试验机对6005A和6082铝合金进行高温等温压缩试验,研究了在变形温度为450～550℃和应变速率为0.005～10 s-1条件下两种铝合金的热变形流变行为.6005A铝合金在低应变速率条件下,不同变形温度时的流变曲线均呈现波浪形特征,随着应变速率的增加,硬化和软化接近平衡,表现为稳态流变特征;在高应变速率条件下,硬化过程占据主导地位,回复和硬化过程的竞争使流变曲线呈现波浪形上升的趋势.6082铝合金在低应变速率情况下,不同变形温度时的流变曲线未出现周期性波动;在中等应变速率条件下也表现为稳态流变特征;在高应变速率条件下出现波浪形特征.两种铝合金均为正应变速率敏感材料,其热变形是受热激活控制.最后给出了铝合金热变形条件下流变应力、应变速率和变形温度三者之间的关系式.

铸态30Cr2Ni4MoV转子钢基于应变补偿法的高温本构模型

通过Gleeble-1500D热模拟实验机,对铸态30Cr2Ni4MoV钢进行了高温压缩实验,探索了铸态30Cr2Ni4MoV钢在变形温度为900~1200℃、应变速率为0.001~1 s^-1时的高温热变形行为。对实验结果进行讨论可知,该材料的流动应力受变形温度、应变速率和应变的共同影响,其中,应变对流动应力的影响最大。所以,在传统的Arrhenius本构模型的基础上,引入应变对流动应力的影响,采用五阶多项式对应变对流动应力的影响进行了描述,建立了基于应变补偿法的铸态30Cr2Ni4MoV钢的本构模型。最后,通过相关系数R和平均相对误差AARE对本模型的精确性进行了评估,计算得出R值为0.992,AARE值仅为4.11%,证明了修正后的模型对于预测该种材料的流动应力具有较高的精度。