Q345E钢低温低周期疲劳行为试验与模拟研究.pdf
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1、露天采矿技术Opencast Mining TechnologyVol.38No.3June.2023第 38 卷第 3 期2023 年 6 月重型电动轮矿用自卸车的工作环境恶劣,在矿区运输矿石的过程中由于矿石对车厢的挤压以及复杂的工况条件,车厢作为承载矿石的主体,其底板、侧板与前板会承受很大的应变应力,进而导致车厢发生疲劳破坏。加之车厢服役条件下需要承受极端低温工况,这导致车厢疲劳破坏更加严重。近年来,许多国内外学者针对典型工程金属材料开展了材料循环变形实验研究1-3。在循环塑形本构模型研究方面,众多学者基于Armstrong-Frederick非线性随动硬化模型4,发展和提出了能够合理地描
2、述材料循环变形行为的随动硬化模型,例如Chaboche模型、Ohno-Wang模型等5-6。关于重型电动轮矿用自卸车车厢用Q345E钢循环变形行为的实验研究,尤其是低温下Q345E钢的循环变形行为,尚鲜有报道。鉴于此,首先对重型电动轮矿用自卸车车厢用Q345E钢开展了低温对称应变循环试验研究;在此基础上,基于Chaboche循环塑性本构模型,开发了相应的材料参数优化程序和ABAQUS用户子程序,Q345E 钢低温低周期疲劳行为试验与模拟研究张印1,曲子洋1,董志明2,袁博1,郭晓峰1(1.内蒙古科技大学 机械工程学院,内蒙古 包头 014010;2.内蒙古北方重型汽车股份有限公司,内蒙古 包头
3、 014010)摘要:电动轮矿用自卸车的工作环境十分恶劣,车厢作为承载矿石的主体极易发生疲劳破坏。采用MTS809-250KN电液伺服控制动态疲劳测试系统,对重型电动轮矿用自卸车车厢用Q345E钢在-40 益低温条件下开展了对称应变循环试验研究,基于Chaboche循环塑性本构模型,开发相应的模型材料参数优化程序,实现模型参数的自动寻优。结果表明:基于优化后的模型材料参数,Chaboche循环塑性模型能够准确地反映Q345E钢在低温下的循环变形行为。关键词:矿用自卸车;Q345E钢;参数优化;本构模型;循环变形中图分类号:TD57文献标志码:B文章编号:1671-9816(2023)03-00
4、22-05Low-temperature low-cycle fatigue behavior test and simulation research of Q345E steelZHANG Yin1,QU Ziyang1,DONG Zhiming2,YUAN Bo1,GUO Xiaofeng1(1.School of Mechanical Engineering,Inner Mongolia University of Science and Technology,Baotou 014010,China;2.Inner Mongolia North Hauler Joint Stock C
5、o.,Ltd.,Baotou 014010,China)Abstract:The working environment of the electric wheel mining dump truck is very harsh,and the carriage,as the main body ofthe ore,is prone to fatigue damage.The article carries out a series of low-temperature symmetrical strain cyclic tests were onQ345E steel for heavy-d
6、uty electric wheel mining dump truck carriage at-40 益 low temperature using MTS809-250KN electro-hydraulic servo-controlled dynamic fatigue test system.Based on the Chaboche cyclic plastic constitutive model,we develop thecorresponding model material parameters to realize the automatic optimization
7、of model parameters.The results show that based onthe optimized model material parameters,the Chaboche cyclic plasticity model can accurately reflect the fatigue behavior of Q345Esteel at low temperature.Key words:mine dump truck;Q345E steel;parameter optimization;constitutive model;cyclic deformati
8、o移动扫码阅读DOI:10.13235/ki.ltcm.2023.03.006张印,曲子洋,董志明,等.Q345E 钢低温低周期疲劳行为试验与模拟研究 J.露天采矿技术,2023,38(3):22原26.ZHANG Yin,QU Ziyang,DONG Zhiming,et al.Low-temperature low-cycle fatigue behavior test and simulationresearch of Q345E steel 允.Opencast Mining Technology,2023,38(3):22原26.收稿日期:2022-05-23责任编辑:张夙基金项目:
9、内蒙古自然科学基金资助项目(2021MS01011);内蒙古自治区高等学校青年科技人才发展计划资助项目(NJYT22071)作者简介:张印(1995),男,河南南阳人,硕士研究生,研究方向为结构强度理论和先进装备技术。22露天采矿技术Opencast Mining TechnologyVol.38No.3June.2023第 38 卷第 3 期2023 年 6 月图 1参数 E 和 k 的确定并对Q345E钢的循环变形行为进行模拟研究,验证了该模型的合理性。1试验材料及方法1)试验材料。试验材料为电动轮矿用自卸车车厢用Q345E低合金高强度钢,试板尺寸为450 mm伊200 mm。Q345E化
10、学成分符合GB/T 15912008低合金强度结构钢的要求。圆)试验方法。采用线切割技术沿试板纵向切取低温疲劳试样。低周期疲劳试样参照GB/T 152482008金属材料轴向等幅低循环疲劳试验方法 标准设计与制备。所有的疲劳试样均采用标准圆棒试样,试样平行段长为30 mm,直径为10 mm。低周疲劳试样在机械加工后,经过打磨抛光处理获得光滑表面,表面粗糙度为0.2 滋m。低温疲劳试验在MTS809-250 kN电液伺服控制动态疲劳测试系统上进行。低温低周期疲劳试验采用轴向应变控制,拉压波形为三角波,应变幅值为依0.3%、依0.5%和依0.7%,频率为0.5 Hz,温度为-40 益。2Chabo
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