目前由于高速加載裝置的發(fā)展，越來越多的學(xué)者開始關(guān)注高溫下材料的力學(xué)性能，針對金屬材料的動態(tài)力學(xué)性能研究還主要在常溫動態(tài)拉壓力學(xué)性能，而對在高溫下金屬的動態(tài)力學(xué)性能的報道更是很少且集中在對具有典型晶體結(jié)構(gòu)的金屬展開，Nemat-NasserS等利用Hopkinson壓桿對純鈦材料進行了高溫壓縮實驗，LennonAM等利用紅外預(yù)加溫及Kolsky桿對銅，礬及α-鈦進行了高溫壓縮實驗，這種裝置認為試樣和桿件裝配前后的溫度一致，同時這種測溫方式也暗示試樣的溫度場始終均勻的假設(shè)，這種方法的可靠性還有待驗證。VaidyaRU等研究對Ti-46.5Al-3Nb-2Cr-0.2W和Ti-25Al-10Nb-3V-1Mo兩種金屬在高溫下的壓縮性能。在金屬的高溫動態(tài)拉伸力學(xué)性能的研究上，MostafaShazly等采用了SHTB裝置對金屬材料高溫下力學(xué)性能進行了研究，其中壓縮采用噴出的高溫氣體進行溫度加載，拉伸實驗中在試樣上纏裹電阻絲進行溫度加載，這兩種方法均難以控制試樣溫度的均勻性，同時導(dǎo)致實驗段溫度無法精確測量，而且實驗存在應(yīng)力應(yīng)變的非本構(gòu)動。SturgesJL等采用U形感應(yīng)線圈對試件快速加溫然后移開線圈采用飛行楔體對試件進行沖擊拉伸實驗，這樣的方法很難保證試樣溫度的穩(wěn)定性和均勻性，而且這種裝置無法消除慣性效應(yīng)影響。在常溫動態(tài)拉伸測試方面LindholmUS等采用Hopkinson壓桿裝置及一種頂端帽形試樣完成，但這種方法無可避免地在測試結(jié)果中存在剪切應(yīng)力的影響，而且測試用試樣在加工上存在相當(dāng)?shù)碾y度。NicholasT采用反射拉伸的方法進行測試，測試中材料的結(jié)果會受到第一次壓力波的影響，而且緊固方式會不可避免地存在拉伸應(yīng)力的非本構(gòu)抖動。除文獻在位錯動力學(xué)基礎(chǔ)上給出了高溫下金屬材料的動態(tài)壓縮參數(shù)，其余文獻均未給出材料數(shù)值擬合參數(shù)。
現(xiàn)有研究采用小型加溫爐和自主研發(fā)制造的Hopkinson缸、桿分離式直接拉伸裝置測試了304不銹鋼材料在不同溫度下的動態(tài)拉伸性能。采用修正的Johnson-Cook模型作為材料的本構(gòu)關(guān)系，提出了一種擬合金屬材料在彈性階段應(yīng)變率及溫度相關(guān)的特征規(guī)律的損傷模型，并擬合出其不同參數(shù)。結(jié)果表明這種新的實驗方法及數(shù)值模型能夠完成對金屬材料在高溫高應(yīng)變率下的拉伸性能研究。
使用加溫方式和改進的Hopkinson桿能夠?qū)饘俨牧线M行不同溫度條件下高應(yīng)變率動態(tài)拉伸性能測試，并比較精確地得到不同溫度和不同應(yīng)變率條件下材料的動態(tài)拉伸力學(xué)參數(shù)。
和大多數(shù)金屬材料一樣，研究中測試的這種金屬材料304不銹鋼的動態(tài)拉伸性能具有明顯的正應(yīng)變率效應(yīng)和溫度軟化效應(yīng)，但材料彈性模量具有負應(yīng)變率效應(yīng)和負溫度效應(yīng)，在屈服階段后只有在低溫低應(yīng)變率條件下才可能出現(xiàn)加工硬化現(xiàn)象，在高溫高應(yīng)變率條件下大多表現(xiàn)為應(yīng)變軟化。
通過測試方法和理論模型擬合方法對金屬304不銹鋼的動態(tài)拉伸性能進行了測試和模擬，得到相關(guān)動態(tài)拉伸強度參數(shù)和斷裂應(yīng)變參數(shù)，并采用損傷模型對材料在彈性段性能進行擬合，得到材料的損傷參數(shù)，對比結(jié)果表明擬合結(jié)果與試驗結(jié)果能夠很好地吻合。(欣然)
