锌铝合金动态断裂性能研究

摘要

本文采用ZA35合金作为试验材料，进行高载荷速率下的动态断裂试验，通过对试验过程及Hopkinson杆断裂原理的分析，对其中存在的影响材料在高载荷速率下断裂能精度的因素，即弥散效应、接触点位移和惯性效应提出了修正方法。并利用所提出的修正方法进行修正，得到该合金的断裂能(U)--应变率(K)关系曲线。 对ZA35合金进行动态断裂韧度试验，得到该合金动态断裂韧度(K<,Id>-应变率(K)关系曲线。通过对比两种关系曲线，结果表明对三种影响因素所提出的修正方法是行之有效的。修正后得到的能量值可看作是材料在高载荷速率下真实的断裂功。 选用ZA8、ZA27和ZA35三种合金为试验材料，利用所提出的修正方法，研究Zn-Al合金显微组织结构和载荷速率对断裂性能的影响。不同加载速率下的动态断裂试验在Hopkinson杆上进行。通过对组织结构、断口形貌和载荷速率效应的分析表明，在相同载荷速率下，zn-Al合金随Al含量的增加组织逐渐细化，断口形貌由解理状向韧窝状转变，使得断裂功逐渐增大，载荷速率敏感性逐渐增加。随着载荷速率的提高，ZA8的断口形貌不发生变化，故断裂能基本不变，而ZA27、ZA35由于断口形貌有由韧窝状向准解理状转变的趋势，所以断裂能逐渐降低，且载荷速率敏感性也逐渐降低。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1材料断裂研究的历程

1.2材料动态断裂行为

1.2.1静态、准静态和动态的定义

1.2.2材料动态断裂的研究现状

1.3其他高速率试验技术简介

1.3.1电液伺服万能材料试验机

1.3.2摆锤冲击试验机

1.3.3落锤实验机

1.3.4基于Hopkinson压杆原理的试验装置

1.4锌铝合金的特点及应用

1.4.1锌铝合金的成分特点

1.4.2锌铝合金的热处理组织及其材料成分

1.4.3锌铝合金的应用

1.5本文研究的目的

第2章动态断裂测试装置设计及试验方法

2.1测试装置

2.1.1加载及其测试系统

2.1.2数据处理系统

2.1.3试样装夹系统

2.2试验

2.2.1试样及材料

2.2.2测试原理

2.3试验过程

2.4本章小结

第3章断裂冲击功的修正

3.1引言

3.2基本模型—弹簧质量模型

3.3弥散效应的修正及结果分析

3.3.1弥散效应修正

3.3.2试验结果及分析

3.4接触点位移的修正及结果

3.4.1分析方法

3.4.2修正结果及分析

3.5惯性效应的修正及结果

3.5.1惯性力效应的修正分析

3.5.2修正结果及分析

3.6本章小结

第4章ZA35合金动态断裂韧度测试

4.1引言

4.2动态断裂韧度KId的测试结果及分析

4.3本章小结

第5章Zn-Al合金载荷速率敏感性研究

5.1引言

5.2试验结果及分析

5.2.1表观载荷及真实载荷—位移曲线

5.2.2金相组织及断口观察

5.3本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢