多碰載荷下45鋼的分層塑性響應(yīng)及機(jī)理分析.pdf

1、在實(shí)際工程機(jī)械中,有許多零構(gòu)件經(jīng)常會(huì)受到?jīng)_擊載荷的作用,經(jīng)大量工程試驗(yàn)研究表明,零件承受多碰載荷而失效的多種起因都可以歸結(jié)為材料發(fā)生了宏觀塑性變形現(xiàn)象。利用分層塑性響應(yīng)方法進(jìn)行了45鋼低應(yīng)力多碰試驗(yàn),研究了45鋼試件在低應(yīng)力沖擊載荷作用下的宏觀塑性累積變形規(guī)律,建立了其宏觀塑性累積數(shù)學(xué)模型,并對(duì)發(fā)生此現(xiàn)象的微觀機(jī)理進(jìn)行了探討。
　　 本文利用自制多碰試驗(yàn)機(jī),選取工程中常用的45鋼為實(shí)驗(yàn)材料,進(jìn)行了低應(yīng)力多碰實(shí)驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明

2、,即使在遠(yuǎn)低于材料屈服強(qiáng)度的多碰應(yīng)力作用下,一定沖擊次數(shù)后試樣靠近沖擊表面的一段區(qū)域內(nèi)也可產(chǎn)生足夠大的宏觀塑性變形；在低應(yīng)力沖擊載荷作用下,塑性變形速率從開(kāi)始到一定次數(shù)碰撞后塑性變形終止不是恒定的,而且整個(gè)試樣的變形分布也不是均勻的；從試驗(yàn)數(shù)據(jù)還可以看出,試樣大約在碰撞256×103次后,試樣變形趨于停止,達(dá)到安定狀態(tài),此后試樣能在原載荷作用下穩(wěn)定地運(yùn)行106～107循環(huán)以上而基本不產(chǎn)生新的形變；試樣硬度會(huì)隨著塑性變形的產(chǎn)生而發(fā)生變化,

3、且硬化規(guī)律符合趨表效應(yīng)。對(duì)45鋼多碰閾值進(jìn)行了研究；沖擊力加載順序不同也會(huì)對(duì)塑性累積變形產(chǎn)生影響。基于位錯(cuò)理論分析了多碰失效機(jī)理,初步得出了低應(yīng)力多碰失效的實(shí)質(zhì)是金屬試樣內(nèi)部晶體位錯(cuò)發(fā)生了萌生、增殖、運(yùn)動(dòng)、塞積和纏結(jié)等現(xiàn)象,多碰失效是位錯(cuò)組態(tài)和位錯(cuò)密度變化的結(jié)果。對(duì)碰撞前后45鋼試件進(jìn)行XRD圖譜分析后可得,沖擊過(guò)程前后,試樣中并沒(méi)有發(fā)生相變,低應(yīng)力沖擊只是使試樣晶粒尺寸減小,發(fā)生了再結(jié)晶現(xiàn)象；隨著沖擊能量的不同,試樣金相組織發(fā)生了顯著