GS-20Mn5钢非对称循环应力-应变本构模型及其应用

• 作者: 邹宗园 翟东林 宋春艳 韩舒婷 金淼
• 来源期刊: 机械工程学报
• 学科: 工学
• 关键词: 非对称循环加载 平均应力松弛 循环软/硬化 本构模型 大型压机上横梁
• 年，卷（期）: 2021,（20）
• 所属期刊栏目: 材料科学与工程
• 页码范围: 98-107
• 页数: 10页
• 分类号: TG142
• 语种: 中文
• DOI: 10.3901/JME.2021.20.098

摘要

在实际工程中,机械结构件承受反复载荷时,内部往往是非对称的应力应变状态.在非对称循环加载条件下,材料不仅会表现出循环软/硬化特性,还会表现出平均应力松弛行为.这会影响其在循环稳定状态下的力学性能,进而影响结构在相应工况下承载服役的强度安全性.针对大型压机本体结构常用GS-20Mn5钢进行了单向拉伸及应变比R为0.5,应变幅0.20％、0.25％、0.27％、0.30％和0.40％的非对称应变循环加载试验研究,分别构建了基于单向拉伸试验结果的A-F随动硬化模型,以及基于非对称循环加载的Landgraf模型来描述其平均应力松弛特性,将其应用到Ramberg-Osgood公式中,结合A-F非线性随动硬化模型,建立了非对称循环加载条件下对应于循环应力-应变曲线的本构模型,并确定了相应模型参数.针对承受非对称循环载荷的某大型锻造液压机上横梁,应用所建立的本构模型分别进行了安定性数值分析,评估了其在循环载荷下的弹塑性强度安全性.结果显示,与采用单向拉伸条件下的A-F模型时的计算结果相比,采用非对称循环应力-应变本构模型时上横梁的安定极限载荷提高了约7％.