机械工程学报

作者：邹宗园, 翟东林, 宋春艳, 韩舒婷, 金淼

单位：1. 燕山大学先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室 秦皇岛 066004;2. 燕山大学工程训练中心 秦皇岛 066004;3. 西安摩尔石油工程实验室股份有限公司 西安 710065

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；

基金：国家自然科学基金（51905467）和河北省自然科学基金（E2020203104）资助项目。

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%。

来源：2021年第20期

《机械工程学报》期刊编辑部

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