机械工程学报

作者：徐广涛, 李灿, 路留成, 张悦, 王刚, 李凌霄

单位：1. 郑州大学机械与动力工程学院 郑州 450001;2. 郑州大学材料科学与工程学院 郑州 450001

关键词：18CrNiMo7-6合金钢,表面变质层,Johnson-Cook本构模型,拉伸试验,有限元模拟；

基金：国家自然科学基金(U1804254)、国家资助博士后研究人员计划(GZC20232378)和河南省重大科技专项(201400211200)资助项目。

基于逐层反演思想，提出一种确定表面变质层准静态本构参数的方法，使用该方法对渗碳热处理之后的18CrNiMo7-6合金钢表面变质层准静态本构参数进行确定。对基体样品进行渗碳热处理，使其表层微观结构发生改变形成表面变质层，进而对渗碳试样进行化学腐蚀剥层获取含有不同厚度表面变质层的圆棒试样。采用伺服疲劳试验机获取基体以及不同厚度表面变质层试样在25℃，应变率为0.000 5 s-1下的应力应变关系。选用Johnson-Cook (J-C)本构模型，忽略应变率以及温度的影响，对18CrNiMo7-6合金钢的准静态力学性能进行描述，基于试验数据，结合遗传优化算法，确定表面变质层的J-C模型参数。结果表明，经过渗碳热处理后，试样的弹性模量没有展现出明显的差异，但其屈服强度以及抗拉强度明显增大。对表面变质层进行表征，给出了表面变质层的微观结构信息，从而揭示导致不同厚度表面变质层试样的力学性能展现出明显差异的物理本质。并通过有限元软件LS-DYNA对试样的准静态拉伸试验过程进行有限元模拟，验证了所得参数的可靠性，可为实际工程应用中的数值模拟计算问题提供重要依据。

来源：2025年第6期

《机械工程学报》期刊编辑部

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