強(qiáng)沖擊載荷下35CrMnSi動(dòng)態(tài)力學(xué)行為與斷裂機(jī)理研究.pdf

1、本文以低合金超高強(qiáng)度鋼35CrMnSi為研究對(duì)象，對(duì)其采用了二次淬火+低溫回火的熱處理工藝。并開展了靜態(tài)力學(xué)實(shí)驗(yàn)、動(dòng)態(tài)力學(xué)實(shí)驗(yàn)（SHPB）以及彈道槍撞擊實(shí)驗(yàn)。研究了35CrMnSi的靜/動(dòng)態(tài)力學(xué)性能，并得到了不同應(yīng)變率下的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。對(duì)其在強(qiáng)沖擊載荷下的失效斷裂行為和機(jī)理進(jìn)行了研究。此外通過數(shù)值模擬，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，并分析得到了材料失效模式與判據(jù)。為35CrMnSi在工程上的應(yīng)用提供實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和理論參考。
　　通過二次淬火+

2、低溫回火的熱處理之后，35CrMnSi的強(qiáng)度和硬度大大提高，韌性有所降低。利用SHPB實(shí)驗(yàn)，得到了材料在高應(yīng)變率下的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，應(yīng)變率范圍從1070/s到2710/s，在SHPB實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上擬合得到了35CrMnSi的熱-粘塑性Johnson-Cook本構(gòu)方程。
　　運(yùn)用彈道槍實(shí)驗(yàn)技術(shù)加載35CrMnSi模擬破片撞擊鋼板，得到了35CrMnSi在更高應(yīng)變率下的失效斷裂行為。結(jié)果表明，35CrMnSi破片主要的三種破壞模式為

3、墩粗變形、剪切/拉伸斷裂、復(fù)合型破壞。通過微觀分析可知，35CrMnSi在強(qiáng)沖擊載荷下的主要微觀斷裂機(jī)理為解離型脆性斷裂，并伴隨著高溫產(chǎn)物。
　　運(yùn)用有限差分程序 AUTODYN對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行數(shù)值仿真驗(yàn)證，仿真結(jié)果表明，隨著破片撞擊速度與鋼板厚度的增加，35CrMnSi破片的斷裂行為加劇。并分析了破片的三種失效斷裂模式，即墩粗變形、剪切/拉伸斷裂、以及破碎斷裂。分析結(jié)果表明，失效斷裂區(qū)域主要集中在高應(yīng)變率下的塑性變形帶，斷裂過程隨