【摘 要】
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近年来,人们对汽车结构减重和安全性问题的逐渐重视,而具有良好综合力学性能的中锰TRIP钢是汽车结构的理想备选材料。该钢种在动态与准静态条件下的变形行为有很大的区别,体现在材料变形的局部性、绝热温升、强烈的冲击波效应和断裂方式的改变。但是到目前为止,对中锰TRIP汽车用钢的研究大多为准静态下的变形行为,即使进行动态变形行为的研究,也是简单地通过比较变形前和拉断后的组织变化来实现的,而对动态变形过程中
【基金项目】
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国家自然科学基金项目(51574077);
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近年来,人们对汽车结构减重和安全性问题的逐渐重视,而具有良好综合力学性能的中锰TRIP钢是汽车结构的理想备选材料。该钢种在动态与准静态条件下的变形行为有很大的区别,体现在材料变形的局部性、绝热温升、强烈的冲击波效应和断裂方式的改变。但是到目前为止,对中锰TRIP汽车用钢的研究大多为准静态下的变形行为,即使进行动态变形行为的研究,也是简单地通过比较变形前和拉断后的组织变化来实现的,而对动态变形过程中组织变化和变形行为的研究,由于变形速率快而无法实现可控应变的实验研究,于是需要通过新的技术对中锰TRIP钢在动态变形过程中的应力-应变行为进行深入研究。随着计算机技术的发展,有限元模拟技术逐渐应用到各个领域。在众多的仿真软件中,ABAQUS被业界公认为功能最完善的有限元仿真软件之一。因此,本文采用ABAQUS模拟中锰TRIP钢动态变形过程中的马氏体相变及应力应变分布。本文在国家自然科学基金项目(51574077)的支持下,通过实验与模拟相结合研究了中锰TRIP钢的准静态及动态力学性能,根据准静态及动态拉伸试验,构建了实验钢的计算模型并编写马氏体相变方程子程序,在ABAQUS有限元软件中模拟中锰TRIP钢在不同变形条件下的TRIP效应及应力应变分布状况。本文的主要研究内容和主要结果如下:(1)研究了中锰TRIP钢的准静态和动态力学性能,分析了应变速率对实验钢变形行为的影响,结果发现随着应变速率10 s-1增大200 s-1时,实验钢的屈服强度、抗拉强度及延伸率不断提高。(2)考虑了“绝热温升”效应的影响,建立了适用于中锰TRIP钢在高速拉伸条件下的 Johnson-Cook 本构方程:σ=(714+1416ε0.97)[1+0.005ln(ε/ε0)](1-0.45ε)方程可准确描述中锰TRIP钢的力学性能曲线。(3)将Johnson-Cook本构方程与马氏体相变方程结合,编写了马氏体相变方程子程序,建立了基于微观组织的有限元模型,该模型在有限元软件ABAQUS中能够较为准确的模拟实验钢在不同变形条件下的马氏体相变及应力应变情况,模拟与实验结果吻合度较高。
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