材料动力学行为.ppt

称为粘性系数。 const p ? ? ? ? ? ? ? ? ? . ? 31 4. 瞬时应力随温度升高而降低 铝 32 5. 应变率历史效应 (Historic Effect) 1971.Nicholas 铝合金 33 1 任课老师 ： 张晓伟 mezhangxw@bit.edu.cn 9 号教学楼 503 Dynamic Behavior of Materials 2 References 《塑性动力学》杨桂通著 , 第 1 、 2 章 《冲击动力学进展》王礼立等著， 《材料的动力学行为》张庆明译 《 Dynamic behaviors of materials 》 Marc Andr Meyers 第二章 材料的动态本构关系 (Dynamic constitutive relations- 5 hours) 1. 材料的动力特性 (Dynamic characteristics) 2. 本构方程的理论框架 (Theory construction of CEs) 3 . 率相关本构模型 (Rate-related constitutive models) 4. 内变量型粘塑性本构方程 (Viscous-CEs) 5. 动态本构的实验标定方法 (Experimental methods) 3 材料强度随应变率的变化而变 化或材料表现其它静力作用下所没 有的性质。 ( Strain-rate effect ， Inertia effect ) 2.1 材料的动力特性 4 应变率效应是从实验研究开始（ 1872 年开始） 的。最早进行材料动态实验的是 Hopkinson 父 子俩。他们的得到了三个结论： 7 （ 1 ）在 B 端破坏 （ 2 ）与落锤质量无关， 仅与高度有关 （ 3 ）强度是静态的两倍 重 锤 B A 8 Ludwik(1909) 用长为 3m ，直径为 3mm 的锡线在试验机上做动力拉伸试验。 拉力 F 为 19.6~147N （ 2~15kg ）。得出 了在不同加载速率下的 F~ ε 曲线。 9 0 V 图中 对应于静 载。实验结果表明， 加载速度提高时， 应力应变曲线也相 应提高。 10 Seibel 和 Pomp(1927) ， Deutler(1932) 又做 了铁、铜的动力实验，结果表明： 屈服极 限和瞬时应力均随应变率增高而提高。 11 Deutler(1932) 12 1914 年， B.Hopkinson 设计了压杆实验 技术，后来，经过 Davies 、 Kolsky 多次修 改，定名为 分离式压杆技术 （ SHPB ）， 用以进行材料动态力学性能试验研究。下 图是 Kolsky 用自己设计的 SHPB 技术对铜 和铝试件的所做的实验结果。 13 铝和铜的动态实验结果图如下 14 从上个世纪三十年代以来，已有不少人 做了动态实验。根据他们的实验结果， 可得到如下规律： 1. 屈服极限有明显提高。下图为软钢的实 验结果 15 软钢的实验结果： 16 当应变率 时， 屈服极限提高约一倍， 即由 271MPa 到 576MPa ，实验还表明， 软钢的动态屈服强度 提高最为明显，约为 2~3 倍。 1 200 ? s ＝ 。 ? 17 19 20 几种合金的应力 - 应变曲线对应变率的依赖效应 (a) 淬火合金钢，应变率： A-2400 ， B-1660, C-25, D-0.01 (b) 退火钛， 应变率： A-2000 ， B-1250 ， C-400 ， D-0.01 2 . 瞬时应力 (Instantaneous stress) 随应变 率的提高而提高 。 在同一应变值下，动态应力要比静态 应力高，两者差称为过应力。许多金属都 有这种现象。但是不同的材料，其应变率 效应也是不同的。 应变率效应显著的材料称为应变率敏 感材料 (strain-rate sensitive) 。 21 22 3. 各种工程材料存在一个应变率敏感性 界限。 金属材料的应变率敏感性界限大 约在 1 3 3 1