AZ80鎂合金負重輪沖擊響應(yīng)特性測試分析.pdf

1、構(gòu)件及材料的動態(tài)測試是高性能新型裝備研究、抗沖擊新材料研發(fā)和高速制造技術(shù)開發(fā)的必要前提和理論基礎(chǔ)。鎂合金是迄今在工程中應(yīng)用最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料,在航空航天、交通運輸、武器裝備等對結(jié)構(gòu)重量敏感的領(lǐng)域,具有廣泛的應(yīng)用前景和發(fā)展?jié)摿?。負重輪是?yīng)用鎂合金作為替代新材料的典型部件,可減輕履帶式車輛重量增強其機動性和通行能力,同時能有效吸振提高裝甲車輛人機適應(yīng)性,但這類構(gòu)件需要有良好的抗沖擊性能。因此,系統(tǒng)測試分析鎂合金負重輪的沖擊響應(yīng)特性,對鎂合金

2、負重輪承載能力評價、結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化、材料選擇改進以及推動其應(yīng)用具有重要的意義。
　　在構(gòu)建的自由式Hopkinson壓桿測試系統(tǒng)上,對從AZ80鎂合金負重輪切取的長細桿,測試了其彈性應(yīng)力波傳播及應(yīng)力幅值衰減規(guī)律,分析了鎂合金沖擊作用下的阻尼性能。研究表明應(yīng)力波在AZ80合金桿中傳播時,應(yīng)力波幅值隨子彈速度增加而增大,隨傳播距離的增加明顯減小;不同位置處的應(yīng)力波幅值差值隨子彈速度增加而增大,但不受子彈長度和形狀的影響。測試范圍內(nèi),AZ

3、80合金的應(yīng)力衰減系數(shù)在2.79~5.91m-1,應(yīng)力幅值減小13~27％。對應(yīng)力-時間曲線的傅立葉轉(zhuǎn)換結(jié)果表明,幅值譜在1~4Hz頻段出現(xiàn)幅值峰且急劇下降的現(xiàn)象,表明AZ80合金負重輪減振性能的最佳頻率為1~4Hz。借助G-L位錯釘扎理論模型分析表明,由于存在大量的弱釘釘扎位錯,AZ80鎂合金表現(xiàn)出良好的阻尼性能。
　　借助構(gòu)建的分離式Hopkinson壓桿試驗系統(tǒng),測試分析了擠壓成形的AZ80合金負重輪(沿與幅板徑向成0°、4

4、5°、和90°方向)、ZK60合金擠壓棒材以及AZ31合金鑄棒的動態(tài)力學(xué)性能,應(yīng)變速率范圍在800s-1至3000s-1之間,并與準靜態(tài)下的力學(xué)行為進行了比較。AZ80、ZK60、AZ31合金均表現(xiàn)出正的應(yīng)變速率效應(yīng),AZ80合金0°、45°、和90°方向的應(yīng)變率敏感系數(shù)分別為0.00669、0.03189、0.03004。隨應(yīng)變率的提高,斷裂強度(最大應(yīng)力)呈逐步遞增的趨勢,受加載方向影響較大,而斷裂應(yīng)變(最大應(yīng)變)呈突增的趨勢,基本

5、不受加載方向影響。從0.001s-1至3000s-1,三個方向斷裂強度平均提高51.4％,斷裂應(yīng)變平均提高124.6％。以Johnson-Cook本構(gòu)方程為基礎(chǔ),分別建立了AZ80合金三個方向的本構(gòu)模型。
　　采用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡等手段,開展了AZ80合金負重輪微觀組織測試技術(shù)研究,探討了鎂合金動態(tài)沖擊下的微觀變形機制、應(yīng)變速率敏感性及斷裂機制。結(jié)果表明:高應(yīng)變率下的微觀變形機制與加載方向密切相關(guān),90°、45°和0°方向的塑