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《40Cr材料动态起裂韧性K_Id_的实验测试_李玉龙》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第16卷第l期爆炸与冲击Vol.16,No.116年l月EXPLSIDHSCK丫7VESJan二1996`4r。0C材料动态起裂韧性lK(云)的实验测试李玉龙郭伟国贾德新刘元锗(西北工业大学强度所西安710072)罗景润杜君陈裕泽(中国工程物理研究院结构力学研究所成都521信箱610003)H4r摘耍描述了利用oPiknson压杆技术加载三点弯曲试样测试0C材料动态起裂韧性:`.H,K(的的试验方法试样上的动态载荷历程由叩kinson杆直接测得并分别代入动态有限元,程序及近似公式求得动态应力强度因子历史;由贴在试样裂尖附近的应变片确定起裂时间最,二.
2、:Hn-终确定起裂时的动态应力强度因子值即动态起裂韧性K(的试验结果表明利用oPiks,起裂时,on压杆技术加载三点弯曲试样测试材料动态起裂韧性的方法是可行的动态有限元、,的位移法应力法及近似公式法求得的动态应力强度因子值比较吻合;在本文的载荷速率下:.。,`,。40C材料动态起裂韧性K(的与准静态裂韧性K(的相比降低了约28写Hoion关镇词动态起裂韧性kPns压杆动态应力强度因子中图法分类号0347·3l引言众所周知,材料在冲击载荷作用下的行为不同干在准静态载荷作用下的行为。一般来,,,。,说在冲击载荷作用下材料的屈服极限升高韧性下降对于含裂纹或
3、缺陷的结构来说用准静态断裂韧性作为参数设计的结构在冲击载荷作用下偏于危险,或可能发生破坏。因,。,而要以动态起裂韧性作为在冲击载荷作用下结构的设计参数因此结构材料动态起裂韧性的测试对于承受冲击载荷作用的结构设计具有重要的意义。材料动态起裂韧性的实验测试属于动态断裂力学的研究范畴,动态起裂韧性的测试目:;;前还存在着许多困难①动态载荷的施加及测试②动态应力强度因子的实时测试③起裂时间的测试。对于光学透明材料,可利用焦散线法或光弹性方法与高速摄影机相配合,测试材料的动态起裂韧性,对于工程上常用的金属材料反射式焦散线法等光学方法与,,高速摄影机配合也可以确
4、定材料的动态起裂韧性但由于图象的清晰度受到限制测试精,。,2a/、,d5a度较低费用昂贵在较低载荷速率范围内也就是10MP、俪/簇片(的蕊10MP,,宁/s布时可利用落锤或摆锤试验机或动态液压试验进行材料动态起裂韧性的试验测’·’,试〔〕其中利用摆锤冲击示波试验机加载三点弯曲试样或charyP试样测试材料动态起.。,:,裂韧性K(的的技术应用得最为广泛它的优点是试样较小费用便宜以及加载设备相对简单。但由于对其惯性力及应力波机制的理解尚未取得较大进展,实验数据的说明遇到本课题由中物院院外基金及航空基金资助。,。1994年7月21日收到原稿1995年5月
5、29日收到修改稿爆炸与冲击第16卷`。,:`5as。了一些困难另外这种试验技术其载荷速率只能达到K(的一10MP丫/不/量级鉴,6as于此许多学者建议利用H叩iksnon压杆装置测定载荷速率为10MP材石/时的动态,`。:起裂韧性并取得了进展.3[〕应该指出有些研究者在计算动态应力强度因子时采用了未,。,考虑惯性影响的准静态公式这为动态起裂韧性的确定带来较大的偏差在文献「56」中。,a作者对此进行过讨论为了克服这一缺点Yokoyan等人闭利用动态有限元方法确定动态应力强度因子,取得了较满意的结果。我们主要利用HoPkinson压杆系统加载预裂的三点弯
6、曲试样测定4OCr材料的动态,,起裂韧性施加于试样的载荷历程由HoPkinson杆直接测得并代入动态有限元分析程,序及近似公式求得动态应力强度因子的变化历史起裂时间由贴在试样裂纹尖端附近的应变片测得。最终,将动态起裂韧性与准静态起裂韧性进行了比较,研究了加载速率对于材料断裂韧性的影响。2材料及试样,,、、、试样的材料为4Ocr取自娜Omm的棒材锻造成毛坯后再经粗加工热处理磨削。,。,线切割等工艺热处理条件为8钓℃淬油20℃回火洛氏硬度约为52线切割裂纹深度15mm。G为测试材料基本性能参数的拉伸试样符合国标《金属拉力试验法》(B228一76),,。的
7、要求与三点弯曲试样取自于同一根棒材且为同炉热处理拉伸试验是在MTSTest,ar士st10OkN试验机上完成的四个试样的.ao2a,几一a。平均结果为=16o4MpZ153Mp,三点弯曲试样的几何形状如图l所示母,,}可试样的厚度为刀=ZOmm宽度w=40mm8585,长度L一170mm在15mm长的线切割裂纹同,的基础上在高频疲劳试验机上预制smm,。的疲劳裂纹使得总裂纹长度与试样宽度图1试样的几何形状和尺寸.。w之比。/w为05符合国标《金属材料平.F191ConfigurationanddimensionofK:。G面应变断裂韧性标准试验方法》
8、(B4161thesPecimen一。,198们中规定的尺寸要求在试验过程中支座跨距160mm。3准静态断裂
