冲击载荷下点蚀损伤对30CrMnSiNi2A钢应力集中影响的数值模拟研究

摘要

对环境腐蚀和冲击载荷共同作用下30CrMnSiNi2A钢材料的动态力学响应进行了数值模拟分析,建立了钢材料在霍普金森杆试验中的模型,并将钢材料的腐蚀等效为分布在材料表面的腐蚀坑,计算分析了腐蚀坑位置、三维尺寸以及腐蚀坑分布对应变集中的影响,通过Python-Abaqus脚本程序建立了试件表面随机点蚀分布模型,计算了不同随机点蚀分布模型下,腐蚀试件的冲击动力学响应。研究结果表明:腐蚀坑位置对试件应变集中影响显著,侧面顶点处的应变集中系数最大,是中心位置处的2.328倍。蚀坑深度加重了应力集中,蚀坑长度会使应力发生分散,蚀坑宽度对应力集中并无明显影响。相邻蚀坑的应力集中随着蚀坑间距的增大呈现先增大后减小的特点,当蚀坑相距0.4 mm时,应变集中最为严重。试件表面随机分布的点蚀对试件侧面的影响大于试件端面,侧面处的蚀坑更容易发展成为损伤的源头。