低合金超高强度钢动态力学性能试验研究和数值模拟

发布时间：2018-03-09 09:20

  本文选题：低合金超高强度钢　切入点：Nb　出处：《河南科技大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：低合金超高强度钢因其具有强度高、韧性好、热加工性能好等优点广泛用于制造飞机大梁、起落架构件等常常承受强动载荷作用的部件。研究低合金超高强度钢在动态载荷下的力学响应对于该材料的应用具有指导意义。本文首先研究了300M钢和300M-Nb钢不同淬火温度下的微观组织和常规力学性能,分析了Nb对300M钢的微观组织和性能的影响。结果表明,在870-1020℃淬火温度范围内,Nb的添加能够细化微观组织,提高屈服强度、抗拉强度以及硬度：在900℃以上温度淬火处理时,加Nb后,材料的塑性和冲击韧性有所提高。重点研究了300M钢和300M-Nb钢的动态力学性能。利用分离式Hopkinson压杆(SHPB)测试装置研究了同一冲击载荷作用下不同淬火温度以及同一淬火温度不同应变速率下两种钢的动态压缩性能。研究表明,在同一冲击载荷作用下300M钢较低温度下(930℃)淬火与较高温度下(≥930℃)淬火相比具有较高抵抗变形的能力(流变应力大和相对压缩率小),300M-Nb钢在整个淬火温度范围内,都具有高的抵抗变形的能力。在测试应变速率1000-4000 sd范围内,同一淬火温度下两种试验钢的动态屈服强度都随着应变速率的增加而增大,300M钢的应变速率敏感性较大,而300M-Nb钢的应变速率敏感性较小。基于静态和动态力学试验结果,结合Johnson-Cook模型,拟合出了870℃×1 h油淬(OQ)+260。C×2 h空冷(AC)热处理制度下的300M和300M-Nb钢的本构方程：300M钢：σ=(1610+3372.8εp0.152)(1+0.025lnε*)300M-Nb钢：σ=(1672+3006εp0.121)(1+0.018lnε*)J-C方程得到结果与试验结果吻合较好,表明该方程能够较好的描述材料的本构关系。最后,基于以上试验结果,在考虑了应变速率效应的情况下,运用有限元方法模拟了SHPB动态压缩试验,有限元分析结果与试验结果较为吻合。
[Abstract]:Low-alloy ultra-high strength steel is widely used in the manufacture of aircraft beam because of its advantages of high strength, good toughness and good hot working performance. The mechanical response of low-alloy ultra-high strength steel under dynamic load is of guiding significance for the application of this material. In this paper, the difference between 300M steel and 300M-Nb steel is studied. Microstructure and conventional mechanical properties at quenching temperature, The effect of NB on the microstructure and properties of 300M steel was analyzed. The results showed that the addition of NB in the range of 870-1020 鈩，

本文编号：1587923