為了研究不同加載速率下金屬的拉扭強(qiáng)度及其預(yù)測(cè)方法,利用聲發(fā)射檢測(cè)儀及電子拉扭試驗(yàn)機(jī)分別對(duì)鑄鐵和中碳鋼標(biāo)準(zhǔn)試件進(jìn)行了聲速測(cè)定及不同加載速率、加載路徑下的拉伸-扭轉(zhuǎn)組合變形試驗(yàn),得到了各試件材料的聲速值及相應(yīng)加載方案下的載荷-變形曲線(xiàn);根據(jù)平面應(yīng)力狀態(tài)及強(qiáng)度理論,推導(dǎo)出了材料拉扭破壞的最大正應(yīng)力、最大剪應(yīng)力;利用試驗(yàn)中采集的最大軸力、最大扭矩計(jì)算得到了材料的拉扭破壞應(yīng)力、破壞面方向;基于最小二乘法擬合得到了材料拉扭強(qiáng)度關(guān)于材料聲速值、拉伸與扭轉(zhuǎn)加載速率的多元回歸模型。研究表明:隨著拉伸與扭轉(zhuǎn)加載速率的增加,鑄鐵、碳鋼的破壞應(yīng)力分別呈現(xiàn)總體上升、總體下降的趨勢(shì);相同加載速率、不同加載路徑下材料的破壞強(qiáng)度各不相同;建立的回歸模型能較好地預(yù)測(cè)給定材料在不同加載速率下的破壞應(yīng)力,并以此建立塑性及脆性材料的拉扭強(qiáng)度條件。 

【文章來(lái)源】：應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào). 2019,36(03)北大核心CSCD

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【部分圖文】：

金屬拉扭標(biāo)準(zhǔn)試件Fig.3Standardtensileandtorsionalmetalspecimens(a)鑄鐵(castiron)(b)碳鋼(carbonsteel)

料的聲速值大校2)安裝試件將2種金屬材料各取8根試件，在標(biāo)距兩端做好標(biāo)記，將試件裝入拉伸扭轉(zhuǎn)專(zhuān)用夾頭內(nèi)，擰緊固定螺絲完成安裝。3)加載并采集信號(hào)在軟件操作界面，選定試驗(yàn)類(lèi)型、完成參數(shù)設(shè)置后點(diǎn)擊“啟動(dòng)”，進(jìn)入校零階段。之后按照表1試驗(yàn)方案設(shè)置拉伸和扭轉(zhuǎn)加載速率加載，試驗(yàn)過(guò)程中同步采集拉力、扭矩、軸向變形、扭轉(zhuǎn)角。4)觀察并量取試件破斷后尺寸試件斷裂后將其從拉扭夾頭中取出，觀察其破壞面后拼接完整便于后續(xù)分析。4拉扭組合破壞應(yīng)力及破壞方向理論分析如圖4所示，試件在拉力F及力偶M作用下，試件產(chǎn)生拉扭組合變形。不同金屬材料的拉扭破壞一般表現(xiàn)為脆性斷裂或塑性剪切屈服。基于平面應(yīng)力狀態(tài)理論得到如圖5所示A點(diǎn)的各斜截面上的最大正應(yīng)力T、破壞面方向0、最大剪應(yīng)力T、破壞面方向1。圖4桿件拉扭示意圖Fig.4Schematicdiagramoftherodundertensileandtorsionalaction圖5單元體應(yīng)力分析圖Fig.5Stressanalysisdiagramofunit材料拉扭脆性破壞時(shí)，按最大拉應(yīng)力理論建立強(qiáng)度條件，拉扭破壞應(yīng)力值T滿(mǎn)足2mm2Tm22(1)式中：mm0=FA；mm303416Td。其中Fm、Tm為材料拉扭破壞過(guò)程中采集的最大軸力、最大扭矩。其中d0、A0分別為試件加載前標(biāo)距內(nèi)的原始直徑、橫截面面積。正應(yīng)力方向與橫截面夾角0的計(jì)算公式為m0m22tan2=xyx(2)材料塑性破壞，按最大剪應(yīng)力理論建立強(qiáng)度條件，其拉扭破壞應(yīng)力值T滿(mǎn)足2m2Tm2(3)最大剪應(yīng)力所在面與橫截面的夾角1

⒉杉?藕?在軟件操作界面，選定試驗(yàn)類(lèi)型、完成參數(shù)設(shè)置后點(diǎn)擊“啟動(dòng)”，進(jìn)入校零階段。之后按照表1試驗(yàn)方案設(shè)置拉伸和扭轉(zhuǎn)加載速率加載，試驗(yàn)過(guò)程中同步采集拉力、扭矩、軸向變形、扭轉(zhuǎn)角。4)觀察并量取試件破斷后尺寸試件斷裂后將其從拉扭夾頭中取出，觀察其破壞面后拼接完整便于后續(xù)分析。4拉扭組合破壞應(yīng)力及破壞方向理論分析如圖4所示，試件在拉力F及力偶M作用下，試件產(chǎn)生拉扭組合變形。不同金屬材料的拉扭破壞一般表現(xiàn)為脆性斷裂或塑性剪切屈服。基于平面應(yīng)力狀態(tài)理論得到如圖5所示A點(diǎn)的各斜截面上的最大正應(yīng)力T、破壞面方向0、最大剪應(yīng)力T、破壞面方向1。圖4桿件拉扭示意圖Fig.4Schematicdiagramoftherodundertensileandtorsionalaction圖5單元體應(yīng)力分析圖Fig.5Stressanalysisdiagramofunit材料拉扭脆性破壞時(shí)，按最大拉應(yīng)力理論建立強(qiáng)度條件，拉扭破壞應(yīng)力值T滿(mǎn)足2mm2Tm22(1)式中：mm0=FA；mm303416Td。其中Fm、Tm為材料拉扭破壞過(guò)程中采集的最大軸力、最大扭矩。其中d0、A0分別為試件加載前標(biāo)距內(nèi)的原始直徑、橫截面面積。正應(yīng)力方向與橫截面夾角0的計(jì)算公式為m0m22tan2=xyx(2)材料塑性破壞，按最大剪應(yīng)力理論建立強(qiáng)度條件，其拉扭破壞應(yīng)力值T滿(mǎn)足2m2Tm2(3)最大剪應(yīng)力所在面與橫截面的夾角1滿(mǎn)足m1mtan222xxy(4)5試驗(yàn)結(jié)果及分析5.1加載速率對(duì)試件力學(xué)性能的影響圖6、圖7分別為鑄鐵、碳鋼試件在不同加

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3525512