拉伸-弯曲复合作用下无氧铜力学性能的试验研究

发布时间：2020-05-14 06:02

【摘要】：随着材料科学的不断发展,工程界对材料力学性能测试与保障的要求越来越高。国内外开始重视材料性能试验机的研发与应用,各种力学性能测试装置的功能越来越完善。为了避免事故发生,提高产品质量,通过力学性能试验对材料进行研究显得尤为重要。而大多数服役工况中,材料受载荷情况十分复杂。拉伸、弯曲两种载荷是材料服役环境下最为典型的两种受载形式,因而在材料力学性能测试中也被广泛使用。无氧铜材料加工性能稳定,常被应用于汽车零部件、电线电缆等,因此,开展无氧铜材料力学性能的研究,对于机械制造与机械设计领域具有重要意义。论文在综述分析拉伸、弯曲以及拉伸-弯曲复合作用下材料力学性能测试研究的基础上,分析了拉伸、弯曲以及拉-弯复合加载测试理论,并就ANSYS Workbench软件针对拉伸-弯曲复合加载的仿真方法进行概述。在国内外研究进展及拉伸、弯曲相关理论的基础上开展本文的试验部分,利用课题组自制的多载荷多物理场耦合原位力学性能测试仪器,从不同加载条件下拉伸试验的研究和不同加载条件下弯曲试验的研究两方面入手,通过大量的重复性试验对无氧铜材料的相关力学性能进行研究。本文对TU2无氧铜材料进行不同条件下的拉伸以及施加不同预载荷的条件下的拉伸试验,在单纯拉伸试验中,分别针对不同轧制方向、不同加载速度的试样进行重复性试验。发现轧制方向与拉伸方向呈0°的试样,其测量出的弹性模量稍大于90°的试样,且0°试样的峰值应力出现的较早,同时0°方向试样的伸长率普遍小于90°试样;而对于不同加载速度的试样,可以看出在本文所给的速度范围内,随着加载速度的增加,抗拉强度有所增加,但弹性模量无明显的规律性变化。对于预载荷下的拉伸试验,对试样施加预循环拉伸载荷时,试样在经过卸载后重新加载,其重新加载的曲线上会出现一个明显的凸起,上屈服点有所提升,随着预循环次数增加,材料的拉伸卸载时的卸载弦模量均呈现出下降趋势;对试样施加预弯曲挠度,其抗拉强度相对于纯拉伸试样有所下降,同时随着预弯曲挠度的增加,材料伸长率呈现不断降低的趋势,但预弯曲挠度的大小对试样抗拉强度影响不明显,并结合扫描电子显微镜对预弯曲挠度下的拉伸断口进行观察与分析。本文针对无氧铜试样进行两端固定式三点弯曲试验及预载荷下两端固定式三点弯曲试验。针对不同轧制方向的三点弯曲试验,可以看出相对于轧制方向为0°的试样,90°试样在挠度为5mm时,其对应载荷有所增加,且90°试样所对应的曲线相对而言波动略大;针对不同加载速度下的弯曲试验,可以看出在所给速率范围内,试样的承载能力随速度的增加呈现出略微增加的趋势,但相差不大。对于不同预载荷的弯曲试验,对试样施加预循环弯曲载荷,每经过一次卸载后重新加载,载荷值都有一定程度的提高,屈服强度也会有所提高;对于施加预拉伸位移的试样,在弹性范围内施加预拉伸位移,随着位移的增加,可以提高无氧铜材料的抗弯曲性能,在预拉伸位移到达一定程度后,其抗弯曲性能会有所下降,但对材料施加预拉伸位移对试样弹性模量没有明显影响。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB301

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本文编号：2662916