30408奧氏體不銹鋼彈塑性力學(xué)演變研究

王加寧，李光明，孫建桂，胡效東

（1.山東科技大學(xué)機(jī)械電子學(xué)院，山東青島 266590；2.山東思科賽德礦業(yè)安全工程有限公司，山東泰安 271000；3.沂南縣計(jì)量測(cè)試所，山東臨沂 276000）

30408奧氏體不銹鋼廣泛應(yīng)用于化工裝備和家用電器等行業(yè)，其拉伸曲線具有明顯的非線性，應(yīng)變硬化能力強(qiáng)，沒(méi)有明顯的屈服點(diǎn)［1］。該材料的具有較好的低溫沖擊性能，經(jīng)過(guò)15%的應(yīng)變時(shí)仍能表現(xiàn)出較好的沖擊韌性［2?3］。小沖桿試驗(yàn)常用于常規(guī)試件難以取得或試樣材料成本高、量少的場(chǎng)合［4?7］。ABAQUS軟件計(jì)算二維斷裂問(wèn)題中用到的擴(kuò)展有限元法的子程序，能夠充分利用非線性接觸分析的求解功能［8］。

通過(guò)編制UEL 用戶子程序，可以完成金屬材料三維疲勞裂紋擴(kuò)展特性及剩余壽命計(jì)算［9］。基于彈塑性損傷本構(gòu)，采用擴(kuò)展有限元法模擬接頭被壓彎破壞的過(guò)程，其模擬值與實(shí)驗(yàn)值較為接近［10］。在設(shè)計(jì)過(guò)程中主要參考相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)給定的屈服強(qiáng)度或許用應(yīng)力，金屬材料具有較大的強(qiáng)度余量。這里則通過(guò)小沖桿試驗(yàn)技術(shù)測(cè)量某煤礦應(yīng)力計(jì)壓力枕用30408 不銹鋼的力學(xué)性能，基于彈塑性理論，采用擴(kuò)展有限元法模擬分析小沖桿拉伸過(guò)程。探索一種大塑性變形機(jī)械零部件精細(xì)化設(shè)計(jì)方法。

2 小沖桿試驗(yàn)測(cè)試力學(xué)性能

2.1 30408材料化學(xué)成分分析

30408是典型的奧氏體不銹鋼。這里使用固定式金屬分析光譜儀測(cè)試材料的成分，選取厚度為1.3mm試件進(jìn)行材料成分測(cè)試，其化學(xué)成分含量，如表1所示。

表1 30408不銹鋼板材的化學(xué)成分（wt%）Tab.1 Composition of 304 Stainless Steel Sheet（wt%）

2.2 試驗(yàn)原理及試樣的制備

小沖桿試驗(yàn)沖桿加載速度為0.3m/min，記錄試件在試驗(yàn)過(guò)程中的載荷?位移曲線，得到相應(yīng)材料的力學(xué)性能。……