Page 84 - 《爆炸与冲击》2025年第12期

第 45 卷 王鸿立，等： 高铁接触网铜镁合金材料的率温耦合变形机理与本构参数 第 12 期

图 12 为不同温度和应变率下接触网铜镁合金材料修正 J-C 模型的 ε AAR E 分布图。可以看出，修正
J-C 模型所有在工况下的 ε E 均不超过 10%，预测精度良好，证明了修正 J-C 模型能较好地预测接触网
AAR
铜镁合金材料的动态压缩力学行为。

4 结 论

采用万能试验机和 SHPB 装置，对高速铁路弓网系统接触网铜镁合金材料在 293～873 K 温度范围
和 0.001～3 000 s 应变率范围内的压缩力学性能进行了研究，分析了其应力-应变响应、温度依赖性和
−1
应变率依赖性，揭示了率温耦合作用下的压缩变形机制及微观组织演化过程。此外，建立了一个能够准
确预测铜镁合金材料静动态压缩力学响应的本构方程，得到以下主要结论。
(1) 高铁接触网铜镁合金材料具有应变率效应和温度敏感性，其屈服强度和流动应力均随着应变率
的增大而增大，随温度的降低而增大。
(2) 与应变率相比，温度对接触网铜镁合金微观组织及变形均匀性影响更显著。室温条件时，低应
变率下晶粒几乎无明显变化，高应变率下拉拔方向晶粒内部出现了大量亚晶和晶粒的局部失稳现象；随
着温度的升高，晶粒变得粗大，晶界清晰，晶粒内部亚晶数量明显减少，组织中发生了明显的再结晶行
为，晶粒形态由纤维状转变为等轴状。
(3) 接触网铜镁合金的动态流动应力取决于应变率强化和温度软化之间的相互竞争。几何必须位
错密度随温度升高而降低，随应变率升高呈先升后稳态势，这表明高温下热软化占主导；而室温下由于
几何必须位错非持续增大与绝热温升，该材料的应变率敏感性较弱。
(4) 通过对 J-C 模型中的应变率项和温度项进行修正，建立了可准确描述率温耦合作用下接触网铜
镁合金材料塑性流动行为的本构方程，与实验结果的平均相对误差绝对值不超过 10%。

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