GCr15轴承钢韧性断裂阈值研究.pdf

机械制造
刘向远,等?GCr15轴承钢韧性断裂阓值研究
GCr15轴承钢韧性断裂阈值研究
刘向远,郝南海
(北京信息科技大学机电工程学院,北京100192
摘要:在金属韧性断裂的数值模拟中,韧性断裂准则闼值的选取对模拟结果的精度有非常大
的形响。通过对CCr15棒材试样进行单向拉仲、压编试验,得到材料应力应变曲线及最大断面
收缩率。通过有限元计算获得了三种常用初性断裂准则的材料断裂值,研究结果可供进行
CCr15轴承钢断裂模拟研究时应用。
关键词:断裂准则;韧性断裂阙値;拉伸试验
中图分类号:TG142.33文献标志码:A文章编号:1671-5276(2013)06-0015-03
Research on Critical Value of Gcrl5 Ductile Fracture
LIU Xiang-yuan, HAO Nan-hai
(Beijing Information Science& Technology University, Beijing 100192, China)
Abstract t is very imporant for the numerical maion pri of metal i rac u se its critical value. The material
stress-strain curve and the max mum pecentage ection of area are achieved according to the tensile and compression test of col-
umn. The critical alue of three kins of ucil fracture criterions which was commonly used is obtained through the finite element
calculation. The results of the study can be used to simulate the Gcr15 fracture
Key words: fracture criton c al al of i fracture; tensile test
制约因素因此很多学者对其进行了研究,以损伤理论为背
0引言
景,提出了相关的准则。各国学者在各种假设的基础上
经提出多种韧性断裂准则,下面是几种比较常用的积分韧
金属的韧性断裂是指金属材料经过剧烈塑性变形后性准则。
而发生的宏观断裂们。多数工艺过程把韧性断裂作为材
料成形极限中的重要指标,准确预测金属零件成形时初性1.1 Cockcroft- Latham模型
断裂发生的时间和位置对金属塑性成形过程的工艺制定
Cockcroft- Latham模型假设当最大法向应力沿着断
和模具设计具有重要意义。
裂等效应变路径积分达到材料的极值时发生斷裂。定义
研究材料的断裂一般是将断裂准则与有限元模拟相如下
结合。现在用于描述材料韧性断裂行为的准则大都采用
阈值(临界值)控制方法,即材料某处的破坏值超出阈值
就认为该处材料发生断裂。由于金展的断裂与材料的性式中:为断裂时的等效应变;o为最大主应力;。为等
质,变形历史和工艺参数等因素有关,所以针对具体的断效应变;为临界破坏值。
裂过程,模拟时需要采用合理的断裂阈值从而预测起裂的
时间和断裂位置。本文对cCr15棒材进行了拉伸和压缩1.2 Mcclintock模型
试验,结合有限元分析,求得CCr15在常见的三种韧性断
Mcclintock将空穴看成是变形体内部缺陷,忽略空
裂准则中的合理阈值。
穴之间的交互作用,研究了轴对称下和椭圆空穴的简单长
1韧性断裂理论与断裂准则
大和聚合,提出了以下准则
o3(1-sin/3(1-n)o+ol o os
ds=C
从微观角度来说,材料在大变形下会出现损伤,伴随
着微观空穴的增大和聚合,直至许多空穴聚集在一起产生
(2)
裂纹,引起韧性断裂。韧性断裂是一个非常复杂的过式中:。为最大主应力;o:为最小主应力。
程,与工艺参数密切相关,如压力、应变、应变速率、摩擦和
成形温度等,还与材料参数如应变硬化、空穴体积分数以1,3Rice&Tray模型
及第二相粒子等有关.初性断裂成为很多金属成形的一个
Rie& Tracyi5)讨论了含孤立球形空穴材料在三向应
作者简介:刘向远(1985-),男,河北省秦皇岛市人,北京信息科技大学硕士研究生,研究方向为机械制造及其自动化。
Machine Building E Automatiom, Jum 2013, 42(6): 15-17
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