高铁齿轮钢18CrNiMo7-6循环变形行为实验和本构模型

发布时间：2021-07-18 17:29

　　采用RPL100电子式蠕变疲劳试验机,对高铁齿轮钢18CrNiMo7-6开展了不同应变幅值下的对称应变循环实验,研究了齿轮钢在对称应变循环下的循环软硬化行为;对齿轮钢18CrNiMo7-6在不同应力工况下开展了非对称应力循环下单轴棘轮行为实验,研究了齿轮钢棘轮变形的演化规律.结果显示,在实验研究循环周次内齿轮钢18CrNiMo7-6在对称应变控制循环下表现出循环软化的特征,在非对称应力控制循环下呈现出衰减的棘轮应变率和常棘轮应变率两阶段.通过在Ohno-Abdel-Karim非线性随动硬化律中引入与累积塑性应变相关的棘轮参数的演化方程,建立了修正的循环弹塑性本构模型.模拟结果显示,该模型能够合理预测齿轮钢18CrNiMo7-6的循环软化特征和棘轮行为的演化规律. 

【文章来源】：湖南大学学报(自然科学版). 2020,47(06)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

RPL100电子式蠕变疲劳实验机

图3 RPL100电子式蠕变疲劳实验机对齿轮钢18CrNiMo7-6在应变速率0.2%s-1下开展不同应变幅值下的循环软硬化行为实验，应变幅值分别设置为±0.5%和±0.6%，得到的循环应力应变关系曲线以及响应的应力幅值与循环周次的关系如图5所示.由图5可知，齿轮钢18CrNiMo7-6在应变控制循环实验中表现出循环软化特性，即响应的应力幅值随循环周次的增加逐渐减小.同时外加应变幅值越大，齿轮钢的循环软化速率越快.此外该材料的循环软化速率会随着循环周次增加而逐渐降低，但在实验研究的循环周次内并未出现软化行为饱和现象.

对齿轮钢18CrNiMo7-6在加载应力速率为100MPa/s下开展了非对称应力循环下棘轮行为实验，主要研究了不同应力工况对齿轮钢的棘轮变形的影响.图6(a）给出了在应力工况（200±800)MPa下的应力应变滞回环的演化曲线，可以看出滞回环宽度较窄，在实验周次内应力应变循环滞回环的宽度基本保持不变，会随着循环周次向前演化，但滞回环向前演化的速率比较缓慢.图6(b）给出了齿轮钢18CrNiMo7-6在平均应力为200 MPa，不同应变幅值下的棘轮应变演化曲线；图6(c）给出了齿轮钢18CrNiMo7-6在应力幅值为750 MPa，不同平均应力下的棘轮应变演化曲线.从图中可以看出，18CrNiMo7-6在实验研究周次内，棘轮应变演化曲线可以分为两个阶段，即棘轮应变率的衰减阶段和常棘轮应变率阶段，但是在实验周次内未出现加速棘轮应变率阶段.还可以看出齿轮钢18CrNiMo7-6的棘轮应变会受到应力加载水平的影响，即平均应力和应力幅值越大，棘轮应变越大.

【参考文献】：
期刊论文
[1]Fractional-order visco-plastic constitutive model for uniaxial ratcheting behaviors[J]. Wenjie ZHAO,Shaopu YANG,Guilin WEN,Xuehong REN.  Applied Mathematics and Mechanics（English Edition）. 2019(01)
[2]高强轨道钢双轴压-扭棘轮行为的实验和模拟[J]. 邱博,阚前华,刘宇杰,张旭,谢瑞丽.  工程力学. 2015(07)



本文编号：3290034