42CrMo鋼力學(xué)性能研究及其動態(tài)本構(gòu)描述.pdf

1、42CrMo鋼屬于中碳高強(qiáng)度合金鋼，作為高速列車車軸等構(gòu)件的原材料，是負(fù)擔(dān)列車質(zhì)量的關(guān)鍵部件。在運(yùn)行中承受沖擊和旋轉(zhuǎn)彎曲等多項(xiàng)復(fù)雜應(yīng)力以及惡劣的工作環(huán)境。作為列車運(yùn)行至關(guān)重要的部件，車軸材料除了考慮承受正常的設(shè)計載荷外，在當(dāng)前形勢下更需要考慮沖擊載荷的作用。本文包括采用RPL100設(shè)備完成材料的準(zhǔn)靜態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn);采用MTS-858微力拉扭試驗(yàn)機(jī)完成材料的準(zhǔn)靜態(tài)拉伸實(shí)驗(yàn);采用分離式霍普金森壓桿設(shè)備(SHPB)完成材料的沖擊壓縮實(shí)驗(yàn);采用分離

2、式霍普金森拉桿設(shè)備(SHTB)完成材料的沖擊拉伸實(shí)驗(yàn);采用Zeiss Axio Scope.A1.光鏡完成42CrMo鋼不同加載應(yīng)變率下的微觀組織觀察實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，42CrMo鋼，作為典型的BCC金屬材料，在寬應(yīng)變率范圍內(nèi)具有典型的高應(yīng)變率及溫度敏感性，同時在沖擊加載實(shí)驗(yàn)中，出現(xiàn)絕熱剪切的變形機(jī)制，對材料塑性變形產(chǎn)生重要作用。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴針對材料在沖擊實(shí)驗(yàn)中顯示的高應(yīng)變率相關(guān)性，采用位錯理論對42CrMo鋼變

3、形機(jī)理進(jìn)行解釋，并改進(jìn)了Zerilli-Armstrong模型，引入絕熱溫升軟化項(xiàng)，因?yàn)閆erilli-Armstrong模型本身在應(yīng)變硬化率上的獨(dú)立性，使得改進(jìn)后模型，在表征材料應(yīng)變硬化、溫度軟化以及應(yīng)變率效應(yīng)時可以很好的耦合。為了驗(yàn)證改進(jìn)的Zerilli-Armstrong模型的合理性和適用性，分別采用不考慮絕熱溫升的Zerilli-Armstrong模型和引入考慮絕熱溫升這一不容忽視因素的Zerilli-Armstrong模型，參

4、數(shù)優(yōu)化后獲得的理論曲線與沖擊實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較。得出改進(jìn)的Zerilli-Armstrong模型，可以很好地描述及預(yù)測不同應(yīng)變率下42CrMo鋼的流動應(yīng)力。⑵針對42CrMo鋼材料顯示出的典型BCC金屬特性，采用熱激活位錯理論對材料塑性變形機(jī)理進(jìn)行解釋，認(rèn)為造成準(zhǔn)靜態(tài)到動態(tài)力學(xué)性能不同的原因在于，不同的滑移系開動條件以及Peierls勢壘的高率敏感性。對基于晶體塑性理論的本構(gòu)模型進(jìn)行了研究，結(jié)合BCC金屬塑性變形機(jī)理，在剪切變形率演化中引