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基于冷加工的45钢塑性本构关系研究
学兔兔 基于冷加工的45钢塑性本构关系研究 Research ofthermo-plasticity constitutive relation of the 45 steeI on the low-strain ratio 孙红婵，胡 冰，李展辉，琚立颖，张 桓 SUN Hong—chan，HU Bing，LI Chen-hui，JU Li．ying，ZHANG Huan (华北理工大学机械工程学院，唐山063009) 摘 要：基于冷加工、正火热处理工艺的45钢，采用动态热模拟试验机Gleeble-1 500，在三种应变速率 1 0 ／s、1 0。／s、1 04／s的变形条件下，分为加热至1 00。C、200℃进行压缩试验，获得不同条件 下的应力一应变曲线。根据Johnson—Cook本构关系方程式，利用Orlsin软件的拟合功能，获 得与试验曲线温和很好的拟合曲线，和45钢不同条件下的塑性变形段的系数和指数。再此基 础上分析回归了本构关系方程式中各系数和指数与加热温度和应变速率的定量关系，为制定 4 5钢冷加工工艺制定提供科学依据。 关键词：4 5钢；Johnson-Cook本构关系；形变硬化；形变软化 中图分类号：THI47 文献标识码：A 文章编号：1 009—01 34(2015)07(上)一0146—03 Doi；10．3969／J．issn．1009-0134．2015．07(上)．4O 0 引言 试样加热温度分别为100℃、200℃的应力．应变曲线。 45钢是重要的机械零件材料，对其在塑性加工中的 形状控制提出了更高要求，本构关系是保证有限元数值 模拟准确性的重要因素之一…。本构关系反应了材料在 温度、外加载荷等外界因素作用下的力学行为，又由于 材料自身因素的复杂性，各种因素交互作用使确定关系 中的系数和指数变得困难，目前仍没有一个确定的本构 关系能够全面反应45钢力学行为。 研究者对45钢的本构关系做出了基础性工作口叫】，认 (a)10 ，s一1oo℃、200*(2 为Johnson．Cook本构关系更够更好的表现出45钢的变形规 律，但是研究多集中于高温或绝热 (应变速率亡 103Is) 条件，对于冷加工和低应变速率的研究较少。 本文以45钢为实验材料，选取不同加热温度、应 变速率进行压缩试验，采用Origin软件，根据Johnson— Cook本构方程式，由各条件下的实验曲线拟合出吻合很 好的拟合曲线；根据各拟合曲线的系数和指数回归得到 与温度和应变速率的关系式，为45钢的冷加工工艺制定 XStrain (b)1 ，s—l00℃、200(2 提供科学依据。 1 试验准备 将45钢进行正火热处理 (850℃，空冷)，根据金属 学观点，金属的冷、热加工是以再结晶温度T再=o．4T熔来区 分的，经计算45钢的再结晶温度是T再=376C(649K)， 选取应变速率亡=10一／s、10~Is、10‘／s，加热温度分别为 T=100℃ (373K)、200℃ (473K)，采用热模拟试验机 Gleeblel500进行试验
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