强冲击载荷下35CrMnSi动态力学行为与断裂机理研究
发布时间：2021-04-30 05:25
本文以低合金超高强度钢35CrMnSi为研究对象，对其采用了二次淬火+低温回火的热处理工艺。并开展了静态力学实验、动态力学实验（SHPB）以及弹道枪撞击实验。研究了35CrMnSi的静/动态力学性能，并得到了不同应变率下的应力-应变关系。对其在强冲击载荷下的失效断裂行为和机理进行了研究。此外通过数值模拟，与实验结果进行对比，并分析得到了材料失效模式与判据。为35CrMnSi在工程上的应用提供实验基础和理论参考。通过二次淬火+低温回火的热处理之后，35CrMnSi的强度和硬度大大提高，韧性有所降低。利用SHPB实验，得到了材料在高应变率下的应力-应变关系，应变率范围从1070/s到2710/s，在SHPB实验结果的基础上拟合得到了35CrMnSi的热-粘塑性Johnson-Cook本构方程。运用弹道枪实验技术加载35CrMnSi模拟破片撞击钢板，得到了35CrMnSi在更高应变率下的失效断裂行为。结果表明，35CrMnSi破片主要的三种破坏模式为墩粗变形、剪切/拉伸断裂、复合型破坏。通过微观分析可知，35CrMnSi在强冲击载荷下的主要微观断裂机理为解离型脆性断裂，并伴随着高温产物。运用...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究目的及意义
1.2 低合金超高强度钢简介
1.3 低合金超高强度钢的研究现状与分析
1.3.1 国内外研究现状
1.3.2 研究现状的分析
1.4 主要研究内容
2 实验材料与准静态力学实验
2.1 实验材料
2.2 热处理工艺及金相组织观察
2.2.1 热处理工艺
2.2.2 金相组织制备及观察
2.3 材料准静态力学性能测试方法
2.3.1 准静态实验装置
2.3.2 实验数据处理
2.4 准静态力学实验结果及分析
2.4.1 准静态拉伸实验
2.5 本章小结
3 35CrMnSi 的动态力学性能研究
3.1 材料动态力学实验
3.1.1 霍普金森压杆实验技术
3.1.2 SHPB 动态压缩试验结果及分析
3.2 J-C 本构关系模型的拟合
3.2.1 Johnson-Cook 动态本构模型
3.2.2 Johnson-Cook 本构关系拟合
3.2.3 不同热处理工艺下 35CrMnSi 钢 J-C 参数对比分析
3.3 本章小结
4 弹道枪加载下的撞击实验及微观机理分析
4.1 弹道枪加载实验技术
4.1.1 高速撞击动态下的动态响应
4.1.2 弹道枪实验设计
4.1.3 稳定性实验
4.2 撞击实验结果及分析
4.2.1 弹体在不同速度撞击下的动态响应
4.2.2 实验结果分析及对比
4.3 破片失效的微观分析
4.3.1 金相组织变化分析
4.3.2 断口组织微观分析
4.4 本章小结
5 强动载荷下 35CrMnSi 失效行为的数值模拟研究
5.1 AUTODYN 程序算法基础
5.1.1 有限差分程序及其理论
5.1.2 Lagrange 和 SPH 算法的介绍
5.1.3 有限元模型的建立
5.1.4 材料模型描述
5.2 数值仿真结果及分析
5.2.1 拉格朗日算法计算结果
5.2.2 FEM-SPH 算法
5.3 35CrMnSi 破片断裂失效判据
5.4 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
攻读学位期间发表论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]纤维增强复合材料三明治板破片穿甲数值仿真[J]. 徐豫新,戴文喜,王树山,赵晓旭. 振动与冲击. 2014(02)
[2]先进钻地弹高速侵彻实验中质量磨蚀金相分析[J]. 何丽灵,陈小伟,范瑛. 爆炸与冲击. 2012(05)
[3]纤维增强复合材料三明治板的破片穿甲实验[J]. 徐豫新,王树山,严文康,虢忠仁. 复合材料学报. 2012(03)
[4]两次淬火对35CrMnSi钢抗拉强度的影响[J]. 张绪平,任强,蔡钢. 热处理. 2011(05)
[5]低合金钢在中国的发展现状与趋势[J]. 翁宇庆,杨才福,尚成嘉. 钢铁. 2011(09)
[6]Study on fragmentation of PELE against thin targets[J]. 蒋建伟,张谋,门建兵,王树有. Journal of Beijing Institute of Technology. 2011(02)
[7]SPH-FEM接触算法在冲击动力学数值计算中的应用[J]. 张志春,强洪夫,高巍然. 固体力学学报. 2011(03)
[8]921A钢纯剪切帽状试件绝热剪切变形的数值模拟[J]. 李继承,陈小伟,陈刚. 爆炸与冲击. 2010(04)
[9]921A钢纯剪切帽状试件在SHPB实验中的动态变形[J]. 李继承,陈小伟,陈刚. 爆炸与冲击. 2010(03)
[10]超高强度钢30CrMnSiNi2A动态力学性能实验研究[J]. 武海军,姚伟,黄风雷,张连生,李勇健. 北京理工大学学报. 2010(03)
博士论文
[1]双层金属靶的抗侵彻性能和Taylor杆的变形与断裂[D]. 肖新科.哈尔滨工业大学 2010
[2]穿甲侵彻机理及绝热剪切带特性研究[D]. 李金泉.南京理工大学 2005
硕士论文
[1]钻地弹弹体材料力学性能研究[D]. 耿宝刚.国防科学技术大学 2010
本文编号：3168923
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究目的及意义
1.2 低合金超高强度钢简介
1.3 低合金超高强度钢的研究现状与分析
1.3.1 国内外研究现状
1.3.2 研究现状的分析
1.4 主要研究内容
2 实验材料与准静态力学实验
2.1 实验材料
2.2 热处理工艺及金相组织观察
2.2.1 热处理工艺
2.2.2 金相组织制备及观察
2.3 材料准静态力学性能测试方法
2.3.1 准静态实验装置
2.3.2 实验数据处理
2.4 准静态力学实验结果及分析
2.4.1 准静态拉伸实验
2.5 本章小结
3 35CrMnSi 的动态力学性能研究
3.1 材料动态力学实验
3.1.1 霍普金森压杆实验技术
3.1.2 SHPB 动态压缩试验结果及分析
3.2 J-C 本构关系模型的拟合
3.2.1 Johnson-Cook 动态本构模型
3.2.2 Johnson-Cook 本构关系拟合
3.2.3 不同热处理工艺下 35CrMnSi 钢 J-C 参数对比分析
3.3 本章小结
4 弹道枪加载下的撞击实验及微观机理分析
4.1 弹道枪加载实验技术
4.1.1 高速撞击动态下的动态响应
4.1.2 弹道枪实验设计
4.1.3 稳定性实验
4.2 撞击实验结果及分析
4.2.1 弹体在不同速度撞击下的动态响应
4.2.2 实验结果分析及对比
4.3 破片失效的微观分析
4.3.1 金相组织变化分析
4.3.2 断口组织微观分析
4.4 本章小结
5 强动载荷下 35CrMnSi 失效行为的数值模拟研究
5.1 AUTODYN 程序算法基础
5.1.1 有限差分程序及其理论
5.1.2 Lagrange 和 SPH 算法的介绍
5.1.3 有限元模型的建立
5.1.4 材料模型描述
5.2 数值仿真结果及分析
5.2.1 拉格朗日算法计算结果
5.2.2 FEM-SPH 算法
5.3 35CrMnSi 破片断裂失效判据
5.4 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
攻读学位期间发表论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]纤维增强复合材料三明治板破片穿甲数值仿真[J]. 徐豫新,戴文喜,王树山,赵晓旭. 振动与冲击. 2014(02)
[2]先进钻地弹高速侵彻实验中质量磨蚀金相分析[J]. 何丽灵,陈小伟,范瑛. 爆炸与冲击. 2012(05)
[3]纤维增强复合材料三明治板的破片穿甲实验[J]. 徐豫新,王树山,严文康,虢忠仁. 复合材料学报. 2012(03)
[4]两次淬火对35CrMnSi钢抗拉强度的影响[J]. 张绪平,任强,蔡钢. 热处理. 2011(05)
[5]低合金钢在中国的发展现状与趋势[J]. 翁宇庆,杨才福,尚成嘉. 钢铁. 2011(09)
[6]Study on fragmentation of PELE against thin targets[J]. 蒋建伟,张谋,门建兵,王树有. Journal of Beijing Institute of Technology. 2011(02)
[7]SPH-FEM接触算法在冲击动力学数值计算中的应用[J]. 张志春,强洪夫,高巍然. 固体力学学报. 2011(03)
[8]921A钢纯剪切帽状试件绝热剪切变形的数值模拟[J]. 李继承,陈小伟,陈刚. 爆炸与冲击. 2010(04)
[9]921A钢纯剪切帽状试件在SHPB实验中的动态变形[J]. 李继承,陈小伟,陈刚. 爆炸与冲击. 2010(03)
[10]超高强度钢30CrMnSiNi2A动态力学性能实验研究[J]. 武海军,姚伟,黄风雷,张连生,李勇健. 北京理工大学学报. 2010(03)
博士论文
[1]双层金属靶的抗侵彻性能和Taylor杆的变形与断裂[D]. 肖新科.哈尔滨工业大学 2010
[2]穿甲侵彻机理及绝热剪切带特性研究[D]. 李金泉.南京理工大学 2005
硕士论文
[1]钻地弹弹体材料力学性能研究[D]. 耿宝刚.国防科学技术大学 2010
本文编号：3168923
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jingguansheji/3168923.html
