【摘要】：基于已有的Johnson-Cook斷裂準(zhǔn)則,提出了新的考慮剪切作用機(jī)制的斷裂準(zhǔn)則。設(shè)計(jì)了不同溫度、不同應(yīng)變速率以及不同應(yīng)力三軸度下的試驗(yàn),對(duì)不同試驗(yàn)條件下的宏觀斷口進(jìn)行分析。試驗(yàn)結(jié)果表明,隨著溫度的升高和應(yīng)變速率的增大,斷裂時(shí)刻的斷裂應(yīng)變減小。結(jié)合有限元模擬,確定了新的斷裂準(zhǔn)則中的斷裂參數(shù),獲得了新的斷裂準(zhǔn)則。利用ABAQUS子程序功能將新的斷裂準(zhǔn)則嵌入有限元軟件,并對(duì)高速棒料剪切工藝進(jìn)行有限元模擬,模擬結(jié)果可以較好地表征棒料剪切斷口的宏觀特征,對(duì)比有限元模擬與試驗(yàn)的載荷-位移曲線驗(yàn)證了新的斷裂準(zhǔn)則的可靠性。
【圖文】：

歃?368.9+622.5ε0.487歷更大的塑性變形，且在變形的后半階段，模擬過(guò)程中的力的值略高于實(shí)際值。圖中圓點(diǎn)所示為試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)生斷裂時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)點(diǎn)。觀察斷裂后的拉伸試樣可知，發(fā)生斷裂之前，光滑圓棒拉伸(SmoothＲoundBar，SＲB)試樣和缺口拉伸(Not-chedＲoundBar，NＲB)試樣均在接近試樣中部的區(qū)域發(fā)生了明顯的縮頸。其斷面都呈現(xiàn)杯錐形，且在斷口中心較為粗糙出現(xiàn)了很多的“窩坑”，這是由于應(yīng)力三軸度處于較高的水平，材料內(nèi)部的孔洞發(fā)生長(zhǎng)大和聚合引發(fā)材料失效斷裂，從而斷口呈現(xiàn)出“窩坑”的形貌。圖1圓棒拉伸試驗(yàn)與有限元模擬的載荷－位移曲線Fig.1Load-displacementcurvesofroundbartensionobtainedinexperimentsandFEsimulations圖2為扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)與模擬的扭矩－轉(zhuǎn)角曲線的對(duì)比圖。圖中圓點(diǎn)所示為試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)生斷裂時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)點(diǎn)。光滑圓棒在扭轉(zhuǎn)過(guò)程中棒料的直徑在經(jīng)歷大變形后未發(fā)生很大變化，無(wú)縮頸出現(xiàn)。扭轉(zhuǎn)試樣的斷口顯得非常光滑，這是由于扭轉(zhuǎn)狀態(tài)下，材料的應(yīng)力三軸度接近于0，斷裂以剪切為主，斷面非常光滑。圖3為板料在不同應(yīng)變速率下的拉伸試驗(yàn)與模擬的載荷－位移曲線。圖中圓點(diǎn)所示為試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)生斷裂時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)點(diǎn)。由圖可知，在高應(yīng)變速率下板料拉伸的伸長(zhǎng)率略小于低應(yīng)變速率下板圖2圓棒扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)與有限元模擬的扭矩－轉(zhuǎn)角曲線Fig.2Torque-anglecurvesofroundbartorsionobtainedinexperimentsandFEsimulations圖3不同應(yīng)變率下板料拉伸試驗(yàn)與有限元模擬的載荷－位移曲線Fig.3Load-displacementcurvesofflatspecimentensionobtainedinexperimentsandFEsimulations料拉伸的伸長(zhǎng)率，這是由于在高應(yīng)變速率下，材料內(nèi)部孔洞形成、聚合的速率加快，使得材料更早地產(chǎn)生失效斷裂。圖4

嗤牧夏誆康目錐捶?生長(zhǎng)大和聚合引發(fā)材料失效斷裂，從而斷口呈現(xiàn)出“窩坑”的形貌。圖1圓棒拉伸試驗(yàn)與有限元模擬的載荷－位移曲線Fig.1Load-displacementcurvesofroundbartensionobtainedinexperimentsandFEsimulations圖2為扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)與模擬的扭矩－轉(zhuǎn)角曲線的對(duì)比圖。圖中圓點(diǎn)所示為試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)生斷裂時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)點(diǎn)。光滑圓棒在扭轉(zhuǎn)過(guò)程中棒料的直徑在經(jīng)歷大變形后未發(fā)生很大變化，無(wú)縮頸出現(xiàn)。扭轉(zhuǎn)試樣的斷口顯得非常光滑，這是由于扭轉(zhuǎn)狀態(tài)下，，材料的應(yīng)力三軸度接近于0，斷裂以剪切為主，斷面非常光滑。圖3為板料在不同應(yīng)變速率下的拉伸試驗(yàn)與模擬的載荷－位移曲線。圖中圓點(diǎn)所示為試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)生斷裂時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)點(diǎn)。由圖可知，在高應(yīng)變速率下板料拉伸的伸長(zhǎng)率略小于低應(yīng)變速率下板圖2圓棒扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)與有限元模擬的扭矩－轉(zhuǎn)角曲線Fig.2Torque-anglecurvesofroundbartorsionobtainedinexperimentsandFEsimulations圖3不同應(yīng)變率下板料拉伸試驗(yàn)與有限元模擬的載荷－位移曲線Fig.3Load-displacementcurvesofflatspecimentensionobtainedinexperimentsandFEsimulations料拉伸的伸長(zhǎng)率，這是由于在高應(yīng)變速率下，材料內(nèi)部孔洞形成、聚合的速率加快，使得材料更早地產(chǎn)生失效斷裂。圖4為光滑圓棒在不同溫度下的拉伸試驗(yàn)與模擬的載荷－位移曲線。圖中圓點(diǎn)所示為試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)生斷裂時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)點(diǎn)。比較兩種不同溫度下的斷口形貌可以看出，隨著溫度的提升，斷口截面積越大，材料的塑性越差。斷口周圍所呈現(xiàn)的光滑區(qū)域的面積有略微的提升，這是由于隨著溫度的提升，材料逐漸進(jìn)入藍(lán)脆區(qū)，并且在藍(lán)脆區(qū)發(fā)生斷裂可以獲得較為光滑的斷面質(zhì)量，因此，斷口周圍光滑區(qū)域的面積呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)。在ABAQUS后處理中選取試樣?

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