TB6鈦合金是一種近β型高強(qiáng)鈦合金。因其比強(qiáng)度高、斷裂韌性好而被廣泛應(yīng)用于航空航天飛行器起落架、進(jìn)氣道和發(fā)動(dòng)機(jī)等部件。近現(xiàn)代以來(lái),飛鳥撞擊飛機(jī)的事件頻繁發(fā)生,進(jìn)氣道和發(fā)動(dòng)機(jī)部位是鳥撞發(fā)生的熱點(diǎn)區(qū)域。飛機(jī)等飛行器飛行過(guò)程中航行速度快,鳥撞沖擊過(guò)程中的撞擊力大且加載時(shí)程短,必須考慮材料在高應(yīng)變率下的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能。本文研究了TB6鈦合金高應(yīng)變率下的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能,并進(jìn)行了TB6鈦合金平板鳥撞實(shí)驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算。本文具體研究?jī)?nèi)容與結(jié)論如下:(1)本文對(duì)TB6鈦合金進(jìn)行了準(zhǔn)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)。研究了TB6鈦合金高應(yīng)變率加載下的單軸壓縮、單軸拉伸、純剪切以及復(fù)合壓剪應(yīng)力狀態(tài)的材料力學(xué)性能。結(jié)果發(fā)現(xiàn):TB6鈦合金屈服強(qiáng)度呈現(xiàn)拉壓不對(duì)稱性;隨著應(yīng)變率增加,TB6鈦合金的屈服強(qiáng)度增大;TB6鈦合金高應(yīng)變率單軸壓縮加載下的應(yīng)力出現(xiàn)熱軟化,而純剪切和復(fù)合壓剪加載下應(yīng)力未出現(xiàn)熱軟化。(2)利用絕熱溫升修正了J-C動(dòng)態(tài)本構(gòu)的溫度軟化項(xiàng),成功擬合了TB6鈦合金單軸壓縮和純剪切加載時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變曲線。并且基于von Mises屈服準(zhǔn)則建立了考慮材料拉壓不對(duì)稱性的修正屈服準(zhǔn)則,并根據(jù)塑性流動(dòng)理論建立了TB6鈦合金的修正塑性流動(dòng)本構(gòu)。依據(jù)本文修正塑性流動(dòng)本構(gòu)實(shí)現(xiàn)了Abaqus/Explicit模塊的本構(gòu)模型二次開發(fā)。通過(guò)模擬準(zhǔn)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了VUMAT子程序的準(zhǔn)確性和有效性。(3)為了探究TB6鈦合金平板在鳥撞沖擊過(guò)程中的抗沖擊性能,進(jìn)行了實(shí)測(cè)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)TB6鈦合金平板的臨界破壞速度為167m/s;TB6鈦合金平板破壞均為剪切破壞,說(shuō)明TB6鈦合金的抗剪切能力較差。利用本文的修正本構(gòu)模型,在Abaqus進(jìn)行了TB6鈦合金平板鳥撞沖擊的有限元數(shù)值計(jì)算。
【學(xué)位單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TG146.23
【部分圖文】：

圖 2-2 Hopkinson 壓桿原理圖20 世紀(jì)后半葉隨著飛行器的誕生以及對(duì)太空的探索，各國(guó)研究員對(duì)材料動(dòng)態(tài)性能研外關(guān)注，對(duì) SHPB 壓桿實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行了系統(tǒng)的深入研究，改善并發(fā)展了動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)技J.Harding 等[53]參照 SHPB 裝置，根據(jù)應(yīng)力波理論設(shè)計(jì)出了霍普金森拉桿，實(shí)現(xiàn)了高率范圍的拉伸加載，該方法現(xiàn)在被廣泛用于單軸動(dòng)態(tài)拉伸實(shí)驗(yàn)。隨后，W.E.Backer4]、J.D.Campbell 等[55]又提出了 Hopkinson 扭桿技術(shù)，可對(duì)試樣施加高應(yīng)變速率的純載荷。本章使用線切割機(jī)和 CNC 雕刻機(jī)將鈦合金加工成單軸、復(fù)合壓剪（15°、30°、）和純剪切試樣，并進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)和動(dòng)態(tài) SHPB 實(shí)驗(yàn)。準(zhǔn)靜態(tài)實(shí)驗(yàn)的應(yīng)變率為 0.001s-1， SHPB 實(shí)驗(yàn)的應(yīng)變率范圍為 2400s-1～4000s-1。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

單軸壓縮DIC圖像

單軸壓縮應(yīng)力和DIC應(yīng)變時(shí)程曲線

【參考文獻(xiàn)】

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