中碳低合金钢磨料磨损预测模型的研究
发布时间：2020-10-15 22:32
低合金钢广泛用于汽车零部件的加工制造,车辆零部件运动过程中由于杂质磨粒的影响,零部件磨损速度加快、零件提早失效,易造成车辆运行故障甚至人身伤害。因此,汽车零部件材料磨损机理的研究现已成为一项重要课题。本文针对现有磨料磨损的基础模型中主要使用硬度来表征材料磨损性能、未能体现众多力学性能综合作用或者模型中部分参数很难在实际试验中获取的不足,通过局部变形产生切屑假设、做功-能量转化平衡以及材料本构关系,建立了包含硬度、应变硬化和剪切强度等参数的磨料磨损模型。具体工作有如下几方面:(1)采用Johnson-Cook(J-C)本构模型表征材料流动应力-应变关系,磨粒切向力做功与一定体积材料达到临界应变形成切屑所需能量平衡,建立了“销-砂纸”磨料磨损模型。使用改进的J-C本构模型对磨料磨损模型进行优化,得到了改进的磨料磨损模型。(2)以中碳低合金钢为研究对象,对其力学性能参数进行了较系统的试验。采用四种不同的热处理工艺分别对材料进行处理,得到不同力学性能的试样。对试样分别进行的硬度测定、准静态拉伸和分离式霍普金森压杆(SHPB)试验,获得材料四种处理态的力学性能参数。通过引入绝热温升热软化项改进J-C本构模型,使得改进的本构模型与试验曲线能较好吻合。(3)采用二体磨料磨损试验机对试样进行磨损试验,使用扫描电子显微镜(SEM)对试样磨损表面形貌进行观察。试样磨损表面形貌以宽度和深度不等的沟槽、脊和一定数量大小不等的犁皱为主,表现出显微切削和多次塑性变形为主导的磨损机制。经过二体磨料磨损试验的检验,预测模型对塑性较好的试样符合较好,对塑性较差试样存在偏差,但仍不失为一个对磨料磨损具有可信性的预测模型。
【学位单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U465.11
【部分图文】：
本文模型是建立在销与具有较高硬度砂纸进行相对滑动的这种情形下。具体情形为，??对边长为ｉ？的方销施加一个载荷Ｐ，销以恒定的速度４在砂纸上划过的长度为ｉ，“销－??砂纸”理想情形示意图如图２－１所示。??除上述基本假设外，针对本文模型，进一步做如下假设：??①
?＾??图３－５拉伸试样尺寸??Ｆｉｇ．?３－５?Ｓｉｚｅ?ｏｆ?ｔｅｎｓｉｌｅ?ｓａｍｐｌｅ??３．２．３材料冲击压缩试验??本文冲击压缩试验是在广西科技大学购买的哈工大自主研发的分离式霍普金森压??杆（Ｓｐｌｉｔ?Ｈｏｐｋｉｎｓｏｎ?Ｐｒｅｓｓｕｒｅ?Ｂａｒ，?ＳＨＰＢ）装置（如图?３－６）上进行的，参照?ＧＪＢ?５３６５－２００５［６７］??对试样加工以及进行室温下冲击压缩试验。??图３－６分离式霍普金森压杆装置图??Ｆｉｇ．?３－６?Ｐｉｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＳＨＰＢ??考虑到ＱＬＴ、ＱＭＴ两组材料的屈服强度相对ＱＨＴ、Ｎ两组材料的屈服强度较高，??由ＳＨＰＢ实验原理可知［６８］，要使屈服强度较髙的材料能在ＳＨＰＢ气室许用压力下获得较??高的应变率，应适当减小冲击压缩试样的长度。按ＡＳＭ［６８］推荐的试验试样长径比??／。／?ｒｆ?＝?０．５？１．０，试样采用两种规格具体尺寸如图３－７、３－８所示。试验采用的ＳＭＰＢ入、??２５??
Ｆｉｇ．?３－９?Ｖｉｃｋｅｒｓ?ｈａｒｄｎｅｓｓ?ｏｆ?ｓａｍｐｌｅ?ｉｎ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｈｅａｔ?ｔｒｅａｔｍｅｎｔ??图中可以看出，随着回火温度的升高，试样的硬度逐渐下降，依次为ＨＶ?６０３５．４、ＨＶ２９７．５，正火态（Ｎ）的试样硬度值最低为２４２．５。??材料准静态室温拉伸性能??获得Ｊ－Ｃ本构模型４、５、《参数，本文分别对四种热处理态的试样进行了准单轴拉伸试验，试验结果如图３－１０所示。从图中可以看出，ＱＬＴ、ＱＭＴ、ＱＨ不存在屈服点，Ｎ组试样出现明显屈服平台。同时，随着回火温度的升高，前度依次下降，但延伸率逐渐增加，分别为５．５％、６．１％、１６．２％。Ｎ组试样低，延伸率最高为２４．３％。??
【参考文献】
本文编号：2842337
【学位单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U465.11
【部分图文】：
本文模型是建立在销与具有较高硬度砂纸进行相对滑动的这种情形下。具体情形为，??对边长为ｉ？的方销施加一个载荷Ｐ，销以恒定的速度４在砂纸上划过的长度为ｉ，“销－??砂纸”理想情形示意图如图２－１所示。??除上述基本假设外，针对本文模型，进一步做如下假设：??①
?＾??图３－５拉伸试样尺寸??Ｆｉｇ．?３－５?Ｓｉｚｅ?ｏｆ?ｔｅｎｓｉｌｅ?ｓａｍｐｌｅ??３．２．３材料冲击压缩试验??本文冲击压缩试验是在广西科技大学购买的哈工大自主研发的分离式霍普金森压??杆（Ｓｐｌｉｔ?Ｈｏｐｋｉｎｓｏｎ?Ｐｒｅｓｓｕｒｅ?Ｂａｒ，?ＳＨＰＢ）装置（如图?３－６）上进行的，参照?ＧＪＢ?５３６５－２００５［６７］??对试样加工以及进行室温下冲击压缩试验。??图３－６分离式霍普金森压杆装置图??Ｆｉｇ．?３－６?Ｐｉｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＳＨＰＢ??考虑到ＱＬＴ、ＱＭＴ两组材料的屈服强度相对ＱＨＴ、Ｎ两组材料的屈服强度较高，??由ＳＨＰＢ实验原理可知［６８］，要使屈服强度较髙的材料能在ＳＨＰＢ气室许用压力下获得较??高的应变率，应适当减小冲击压缩试样的长度。按ＡＳＭ［６８］推荐的试验试样长径比??／。／?ｒｆ?＝?０．５？１．０，试样采用两种规格具体尺寸如图３－７、３－８所示。试验采用的ＳＭＰＢ入、??２５??
Ｆｉｇ．?３－９?Ｖｉｃｋｅｒｓ?ｈａｒｄｎｅｓｓ?ｏｆ?ｓａｍｐｌｅ?ｉｎ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｈｅａｔ?ｔｒｅａｔｍｅｎｔ??图中可以看出，随着回火温度的升高，试样的硬度逐渐下降，依次为ＨＶ?６０３５．４、ＨＶ２９７．５，正火态（Ｎ）的试样硬度值最低为２４２．５。??材料准静态室温拉伸性能??获得Ｊ－Ｃ本构模型４、５、《参数，本文分别对四种热处理态的试样进行了准单轴拉伸试验，试验结果如图３－１０所示。从图中可以看出，ＱＬＴ、ＱＭＴ、ＱＨ不存在屈服点，Ｎ组试样出现明显屈服平台。同时，随着回火温度的升高，前度依次下降，但延伸率逐渐增加，分别为５．５％、６．１％、１６．２％。Ｎ组试样低，延伸率最高为２４．３％。??
【参考文献】
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本文编号：2842337
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