纯铁在高应变率下的流动应力特征及其动态塑性本构关系

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1、第16卷第5期塑性工程学报Vo1．16No．52009年1O月Oct．2009JOURNALOFPLASTICITYENGIdoi：10．3969／j．issn．1007—2012．2009．05．024纯铁在高应变率下的流动应力特征及其动态塑性本构关系(北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083)包卫平任学平。(北京首钢吉泰安新材料有限公司，北京102206)张毅摘要：利用MTS材料试验机和分离式Hopkinson压杆实验装置，对锻造后经930~C下退火2h的纯铁材料进行压缩实验，测定纯铁在准静态条件(10S～10。S)和高应变率(650s~85

2、00s)下的应力一应变曲线。实验结果表明，纯铁是应变率敏感材料，纯铁在高应变率条件下，具有应变率增强、增塑以及应变强化效应，高应变率下的塑性变形过程中产生的绝热升温对材料具有热软化作用。基于Johnson-Cook(J—c)本构模型，引入绝热温升软化项对模型进行修正，通过实验数据拟合得到了纯铁的动态塑性本构关系，模型计算结果和实验结果证明，该模型可以较好地预测纯铁在高应变率下的塑性流动应力。关键词：纯铁；高应变率；应力一应变；流动应力；Johnson-Cook本构模型中图分类号：0347文献标识码：A文章编号：1007—2012(2009)05—0125

3、—05Thecharacteristics0fflOWstressanddynamicconstitutivemodelathighstrainratesforpureironBAOWei—pingRENXue—ping。(SchoolofMaterialsScienceandEngineering，UniversityofScienceandTechnologyBeijing，Beijing100083China)ZHANGYi0(BeijingShougangGitaneNewMaterialsCo．Ltd，Beijing102206China)Ab

4、stract：Thecompressionexperimentsforforgedpureironafterannealingat930~Cwith2hwerecarriedoutwithmaterialstes—tingsystemandsplitHopkinsonpressurebarapparatus，andthestress—straincurvesofpureironweremeasuredatquasi-staticcondition(10一。S一——10。S一)andhighstrainrates(650s一~8500s)．Theexper

5、imentresultsshowthatthepureironissensi—tivematerialstostrainrate；ithastheeffectsofstrainratestrengtheningandplasticity-increasingandstrainwork-hardening，andtheadiabaticheatingduringplasticdeformationathighstrainrateleadtothermalweakeningofpureiron．BasedontheJohnson-Cookconstituti

6、vemodel，andtakingintoaccountofadiabaticheatingtomodifythemodel，thedynamicconstitutivemodelofpureironwasobtainedbyfittingtheexperimentalresults．Themodelresultswerecomparedwithexperimentresults．TheresultsshoWthatthepresentdynamicconstitutivemodelcanmakeasatisfiedpredictiontotheplas

7、ticflowstress．Keywords：pureiron；highstrainrate；stress-strain；flowstress；Johnson-cookconstitutivemodel所以承受动态载荷的材料就会以高应变率发生变形。引言材料在高变形速率下的力学性能不同于准静态载荷作用下的力学行为(材料具有应变率效应)。研究表在工程实际中，很多工程结构都面临着动态载明，高应变率加载下材料的应力一应变响应特征因材荷的作用，合理的工程设计必须考虑材料在动载荷质或显微组织不同，差异很大。大多数金属与合金条件下的变形特性，因此，研究材料在动态条件下

8、的流变应力随应变速率增加而提高，表现出应变率的塑性变形具有重要意义。强化效应E。