《材料高溫動態力學性能多功能實驗裝置的研製》是依託中國科學院力學研究所，由馬維擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：材料高溫動態力學性能多功能實驗裝置的研製
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：馬維
- 依託單位：中國科學院力學研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目涉及高溫高應變率條件下材料動態性能實驗裝置和測試系統的研製及其關鍵技術的研究。研製的實驗裝置是基於壓剪炮高速衝擊實驗裝置經技術改進發展而成，具有多功能和多用途達敬的特櫃殼墓點。該裝置在保留了壓剪炮裝置本身具備的功能外，還增加了兩個功能。其一是該裝置可以從事材料高溫高應變率動態性能的實驗研究。即在20－1000℃的大氣環境中，進行衝擊速度小於200 m/s，應變率為10－1000000 /s量級的材料高溫動態性能的實驗研究。施加的應力波載荷形式可以是壓剪複合應力波、動態壓縮波以及剪下應力波；其二催備舟凶是該裝置可以進行材料高速切削過程的模擬實驗研究。即在材料高速切削的主要特徵得到滿足的前提下模擬高速切削過程。這些特徵是指升溫率在10-10000℃/s範圍或者更高，切削力產生的應變率達到1000000 /s量級，切割速度範圍為100-1000 m/s以及局部剪下區域的材料經受大變形等。
結題摘要
機加工工藝廣泛用於產品的成型和製造領域。其中材料去除現象涉及切屑與工件的鞏榜仔趨分離和耗能過程。揭示機加工過程的物理本質取決於對這兩個過程的正確認識。這就需要首先通過實驗研究獲得切削過程相關的關鍵參數。例如塑性變形、溫度變化、切割力和切屑形態等基本信息。為此，本項目開展了高溫和高應變率條件下材料動態性能實驗裝置和測試系統的研製及其關鍵技術的研究。在完成既定研究內容基礎上進一步開試夜定展了低碳鋼和鈦合金等金屬材料正交切削的模擬實驗研究，對不同形態切屑的形成機理進行了理論分析和數值模擬研究。 三年資助期間完成的研究內容和取得的科研成果主要有以下幾方面： 1）為拓展材料動態性能壓剪炮實驗裝置的使用功能，技術上對其關鍵結構進行了合理改進。針對非接觸石英燈熱輻射瞬態加熱過程完成環境溫度可調控的高溫腔體的設計和研製束才斷；為實現中低速衝擊實驗，設計了大長徑比柱形彈托。發展了大長徑比子彈發射技術。理論上建立了衝擊速度、高壓腔體氣壓和子彈質量間的關係；針對材料動態性能的高速平板撞擊實驗設計和研製了樣品高精度定位調節機構。飛片與樣品的撞擊平面度達到10-2 mrad量級；針對材料高速切削過程的模擬實驗研究，研製成模擬材料高速切削過程的實驗平台。並完成與其配套的切刀和樣品高精度定位調節機構的設計和研製。實現了速度範圍為30-200 m/s的材料高速切削模擬實驗研究；為實現切削模擬實驗中切刀和樣品的溫度和切割力的測量，發展了非接觸式單點瞬態紅外溫度測量系統和物體內置熱電偶測量技術。研製成切削力的測試系統並形成相關的技術。 2）為始終保持本項目研究課題處於國際相關領域的領先狀態，開展了材料超高速切削模擬實驗平台的研製。切削速度達到400-1500 m/s。實現了材料超高速正交切削過程的實驗模擬。 3）完成低碳鋼和鈦合金等金屬材料正交切削過程的模擬實驗研究。獲得連續狀和鋸齒狀兩種切屑材料殃戲享，並進行了掃描電鏡微觀分析。觀察到連續狀切屑的形成過程伴隨著晶粒細化或再晶化現象。鋸齒狀切屑的形成主要由剪下局部失穩現象產生。 4）在材料正交切削中兩種切屑形成過程的實驗觀察基礎上，開展了普遍載入條件下材料失穩行為的理論分析，提出描述材料失穩的普遍準則。套用獲得的分析結果和普遍準則、結合數值模擬技術，研究了材料在正交切削過程中的形成機理。發現不同切屑的形成與複雜載入狀態的載入路徑相關，主要取決於材料塑性流動的拉壓變形與剪下變形的
