45#钢热粘塑性本构参数的确定及应用

基于45#钢3种不同热处理状态的材料测试系统（MTS）和Hopkinson不同加载条件（应变率10^-3 10^3/s）下的真应力-真应变曲线,利用最小二乘法拟合了Johnson-Cook本构关系中的待定参数,修正了应变率硬化指数,拟合的本构关系参数的计算值与实验数据比较,吻合很好.数值模拟结果与霍普金森压杆（SPHB）实验曲线的对比说明,修正的Johnson-Cook本构关系可以更真实地描述冲击载荷条件下45#钢的力学行为.在此基础上获得了本构关系参数与材料组织铁素体体积分数之间的定量关系,为高应变率载荷条件下使用的45#钢热处理工艺制定提供了科学依据.

高应变速率下45钢绝热剪切变形特征

基于退火、正火、调质三种不同热处理状态的45钢的帽型试样强迫剪切实验,在Hopkinson压杆的不同速率加载条件下,利用金相显微镜和扫描电镜测试方法研究了材料绝热剪切的变形特征和敏感性,分析了组织因素对绝热剪切的影响规律。结果表明,材料的组织不同,其绝热剪切变形的特征也不同。45钢正火态、调质态中均出现转变带,其余为形变带。随着加载速率和材料强度的提高,绝热剪切带由形变带变为转变带,剪切带宽度越窄,绝热剪切越敏感。

45钢绝热剪切变形数值模拟

采用Ansys/Lsdyna对SHPB加载条件下不同热处理状态的45钢进行了2D数值模拟,数值重现了帽型试样高应变条件下的绝热剪切变形历程。计算中采用二维轴对称应变条件下的两种网格模型,材料本构方程采用热粘塑性Johnson-Cook本构关系,基于应力塌陷绝热剪切形成判据和等效应力-时间曲线分析了绝热剪切变形规律。计算结果表明,绝热剪切敏感性与加载速率和材料的组织结构密切相关。