超细晶材料在冲击载荷下的剪切局部化行为
批准号:
11472227
项目类别:
面上项目
资助金额:
80.0 万元
负责人:
郭亚洲
依托单位:
学科分类:
A1202.冲击动力学
结题年份:
2018
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
q·wei(魏秋明)、刘军、侯兵、李建国、聂海亮、孙翔宇
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中文摘要
超细晶材料由于其优异的力学性能而有着广泛的工程应用前景。然而晶粒尺寸的减小也导致其应变硬化能力降低,使其更容易产生变形失稳,发生剪切局部化。当前人们对金属材料在冲击载荷下剪切局部化现象的研究还存在争议,对于超细晶材料则更加缺乏深入研究,但可以肯定的是材料的剪切局部化行为受到外部载荷条件(如应变率、温度等)和材料本身(如晶格结构、晶粒尺寸、织构等)的影响。本课题选取具有典型晶格结构(FCC、BCC、HCP)的金属,利用ECAP方法制备超细晶材料,通过系统的力学实验获得其在不同温度、不同应变率下的压缩和剪切性能;研究冲击载荷下适合超细晶材料的剪切失稳判据,明确剪切局部化的产生条件;研究超细晶材料剪切局部化产生的微观机制,明确其对于晶格结构、晶粒尺寸等的依赖性。本课题的研究成果对于深入理解超细晶材料的变形破坏行为,推动其在工程中的应用,尤其是冲击环境下的应用具有重要意义。
英文摘要
Ultrafine-grained (UFG) materials have extensive prospects for engineering application due to their excellent mechanical properties. However, the grain size decrease reduces their strain hardening ability and makes UFG materials more susceptible to deformation instability such as shear localization. Currently, the phenomena of shear localization under impact loading are still under controversy and such study on UFG material is more inadequate. It has been determined that the shear localization behavior is decided by external environments (such as strain rate and temperature) and the material itself (such as crystalline structure, grain size and texture). In this study, we will choose metals with typical crystalline structures (face centered cubic (FCC), body centered cubic (BCC) and hexagonal close packed (HCP)) and produce UFG materials by equal channel angular pressing method (ECAP). The compressive and shear mechanical properties under a range of temperatures as well as strain rates will be systematically studied. The shear localization behavior will be analyzed and its generating conditions will be clarified. The criterion for shear localization under dynamic loading will be investigated. The microstructure evolution of shear band for UFG metals will also be investigated. The mechanism of shear banding and its dependence on crystalline structure and grain size will be revealed. The results of this project will be instructive for understanding the deformation and fracture behavior of UFG materials and promotive for their engineering applications, especially under impact environments.
根据计划书要求,本项目针对超细晶金属材料在冲击载荷下的变形局部化行为开展了深入研究,主要工作和成果包括以下几个方面:(1)通过大塑性变形法成功制备了超细晶钛、镁合金以及铜等不同结构的超细晶材料,并对其进行了微观组织表征;(2)获得了不同结构的多种超细晶材料在冲击载荷下的拉伸、压缩、剪切力学性能,丰富了这一领域的研究数据;(3)搭建了力-热-变形一体化测试平台,在国际上首次实现了绝热剪切局部化过程中的力学响应、温度变化和变形场的同时测量;(4)对超细晶及粗晶金属材料绝热剪切局部化产生条件和准则进行了深入研究,实验发现温度升高并不是绝热剪切带产生的原因,而是其导致的结果。这一结果推翻了长期以来人们对于绝热剪切带成因的认识。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Compressive responses of ultrafine-grained titanium within a broad range of strain rates and temperatures
超细晶钛在广泛的应变率和温度范围内的压缩响应
DOI:10.1016/j.mechmat.2017.07.015
发表时间:2017-12
期刊:Mechanics of Materials
影响因子:3.9
作者:Guo Yazhou;Sun Xiangyu;Wei Q.;Li Yulong
通讯作者:Li Yulong
DOI:10.1155/2015/528729
发表时间:2015-09
期刊:Advances in Materials Science and Engineering
影响因子:--
作者:Tang Zhongbin;Guo Yazhou;Jia Zhaohu;Li Yulong;Wei Qiuming
通讯作者:Wei Qiuming
Microstructure and mechanical behavior of ECAP processed AZ31B over a wide range of loading rates under compression and tension
ECAP 处理的 AZ31B 在压缩和拉伸下的各种加载速率下的微观结构和机械行为
DOI:10.1016/j.mechmat.2015.03.001
发表时间:2015-07
期刊:Mechanics of Materials
影响因子:3.9
作者:Yu Xia;Li Yulong;Wei Qiuming;Guo Yazhou;Suo Tao;Zhao Feng
通讯作者:Zhao Feng
Dynamic fracture of C/SiC composites under high strain-rate loading: microstructures and mechanisms
高应变率载荷下 C/SiC 复合材料的动态断裂:微观结构和机制
DOI:10.1016/j.carbon.2015.05.015
发表时间:2015-09-01
期刊:CARBON
影响因子:10.9
作者:Li, T.;Fan, D.;Luo, S. N.
通讯作者:Luo, S. N.
Influence of stress triaxiality on the failure behavior of Ti-6Al-4V alloy under a broad range of strain rates
宽应变速率范围内应力三轴性对Ti-6Al-4V合金失效行为的影响
DOI:10.1016/j.tafmec.2018.07.008
发表时间:2018-10
期刊:Theoretical and Applied Fracture Mechanics
影响因子:5.3
作者:Jia Huang;Guo Yazhou;Dongyang Qin;Zhanxuan Zhou;Dongdong Li;Yulong Li
通讯作者:Yulong Li
第十三届全国爆炸力学学术会议
- 批准号:--
- 项目类别:专项基金项目
- 资助金额:15万元
- 批准年份:2020
- 负责人:郭亚洲
- 依托单位:
基于Hopkinson杆加载的材料微观力学行为原位测试技术及其在金属绝热剪切研究中的应用
- 批准号:11672354
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:88.0万元
- 批准年份:2016
- 负责人:郭亚洲
- 依托单位:
超细晶钛在低温高应变率下的增韧行为研究
- 批准号:11102166
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:28.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:郭亚洲
- 依托单位:
国内基金
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