冲击载荷下圆环压缩变形特性研究_杨茨

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1、振动与冲击第34卷第11期JOUＲNALOFVIBＲATIONANDSHOCKVol．34No．112015冲击载荷下圆环压缩变形特性研究杨茨，徐松林，易洪昇(中国科学技术大学中国科学院材料力学行为与设计重点实验室，合肥230027)摘要:基于Johnson-Cook材料模型，应用数值模拟的方法，研究了圆环件在冲击载荷作用下的压缩变形规律。得到了冲击载荷下的摩擦系数－变形特性曲线，由此研究了不同载荷幅值(加载速度)、不同应变率敏感系数下的圆环内径变化规律以及对临界摩擦系数的影响。

2、结果表明:摩擦系数－变形特性曲线和准静态结果基本趋势一致但有较大的差异，其中惯性效应起主要作用，应变率效应则起着次要作用。另外，此过程存在着临界摩擦系数，而应变率效应和惯性效应对圆环的临界摩擦系数影响不大，因此，临界摩擦系数可以作为试件的内在属性，应用于圆环的冲击锻压工程。关键词:冲击动力学;Hopkinson压杆(SHPB);圆环压缩;动态摩擦;应变率效应;惯性效应中图分类号:O347文献标志码:ADOI:10．13465/j．cnki．jvs．2015．11．023DeformationpropertiesofaringunderimpactloadingYANGCi，XU

3、Song-lin，YIHong-sheng(CASKeyLaboratoryofMechanicalBehaviourandDesignofMaterials，UniversityofScienceandTechnologyofChina，Hefei230027，China)Abstract:BasedonJohnson-Cookmaterialmodel，thedeformationpropertiesofametalringunderimpactloadingwerenumericallyanalyzed．Thefrictioncalibrationcurvesunderi

4、mpactloadwereobtainedandcomparedwiththequasi-staticresults．Theeffectsofdifferentloadingspeedsanddifferentstrainratesensitivitycoefficientsoncalibrationcurvesandcriticalfrictioncoefficient．Thecalculationresultsshowedthatthecalibrationcurvesunderimpactloadhavesimilartendenciesbutobviousdiffere

5、ncesinquantitycomparedwiththequasi-staticresults;bothstrainrateeffectandinertiaeffecthaveinfluencesoncalibrationcurvesduringaringspecimensubjectedtoimpactloading;theinertiaeffectplaysamajorrole，andtheinfluenceofthestrainrateeffectisnotveryobvious;furthermore，thereisacriticalfrictioncoefficie

6、ntduringtheringcompressionanditcanbeconsideredasanintrinsicpropertyofametalring，itkeepsaconstantunderdifferentconditions．Keywords:impact;SHPB;ringcompression;dynamicfriction;strainrateeffect;inertiaeffect对圆环件压缩变形特性的研究最初起源于金属加最小能量原理得到了圆环压缩变形的理论解，即圆环工工业。圆环纵向压缩时，随着界面摩擦系数的不同，压缩变形与圆环尺寸及端面摩擦系数之间的关

7、系，并存在着两种变形模式:当摩擦系数较小时，压缩后内径在此基础上得到了摩擦系数－变形特性曲线，Hill［3］扩大，内圆柱呈凹状;当摩擦系数较大时，压缩后内径等对其结果进行了改进，相关准静态实验也验证了缩小，内圆柱呈凸状。利用这一特性，常用圆环压缩实Avituzr的理论解的合理性。圆环墩粗实验成为了研究验来简单测量压板和试件端面之间的摩擦系数。实验金属材料表面摩擦特性的标准试验之一。Male等［4］进［1］和理论证明，圆环与压板之间的摩擦系数的大小比［5］行了准静态实验得到实验摩擦标定曲线。S