【摘要】：為了研究2A16-T4鋁合金的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能,利用電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)、高速液壓伺服試驗(yàn)機(jī)及霍普金森壓桿(SHPB)裝置進(jìn)行常溫下準(zhǔn)靜態(tài)、中應(yīng)變率和高應(yīng)變率的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能實(shí)驗(yàn),得到不同應(yīng)變率下的應(yīng)力應(yīng)變曲線,基于修正的Johnson-Cook本構(gòu)模型對(duì)它進(jìn)行擬合,并分析材料中應(yīng)變率力學(xué)特性對(duì)模型應(yīng)變率敏感參量的影響。結(jié)果表明:2A16-T4鋁合金在應(yīng)變率10-4~102 s-1范圍內(nèi)應(yīng)變率敏感性較弱,而在102~103 s-1范圍內(nèi)應(yīng)變率敏感性較強(qiáng),且應(yīng)變率強(qiáng)化效應(yīng)隨塑性應(yīng)變的增大而減小;同時(shí),在10-4~103 s-1范圍內(nèi)具有較強(qiáng)的應(yīng)變硬化效應(yīng),且應(yīng)變硬化效應(yīng)隨應(yīng)變率的增大而減小;此外,修正Johnson-Cook本構(gòu)模型的擬合結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合很好,能夠很好表征材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)行為,且考慮材料中應(yīng)變率力學(xué)特性可提高本構(gòu)模型參量的準(zhǔn)確性。
【圖文】：

１動(dòng)態(tài)力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)１．１準(zhǔn)靜態(tài)拉伸準(zhǔn)靜態(tài)拉伸實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為ＩＮＳＴＲＯＮ８８０１電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)（見(jiàn)圖１），拉伸載荷通過(guò)試驗(yàn)機(jī)自帶的載荷傳感器測(cè)得，傳感器量程為１００ｋＮ，拉伸應(yīng)變通過(guò)接觸式引伸計(jì)測(cè)得，夾頭加載速度為２ｍｍ／ｍｉｎ。２Ａ１６－Ｔ４鋁合金準(zhǔn)靜態(tài)真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線如圖２所示，在塑性段應(yīng)變硬化效應(yīng)較強(qiáng)，試件在準(zhǔn)靜態(tài)拉伸載荷作用下發(fā)生拉伸破壞，未出現(xiàn)明顯的頸縮現(xiàn)象（見(jiàn)圖３）。圖１電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)Ｆｉｇ．１ＩＮＳＴＲＯＮ８８０１ｔｅｓｔｓｙｓｔｅｍ圖２真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線Ｆｉｇ．２Ｔｒｕｅｓｔｒｅｓｓ－ｓｔｒａｉｎｃｕｒｖｅ圖３準(zhǔn)靜態(tài)下試件破壞結(jié)果Ｆｉｇ．３Ｆａｉｌｕｒｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｑｕａｓｉ－ｓｔａｔｉｃｓｔａｔｅ１．２中應(yīng)變率拉伸相比材料的準(zhǔn)靜態(tài)及高應(yīng)變率力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)，，材料的中應(yīng)變率力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)最難實(shí)現(xiàn)。主要是因?yàn)�，在這個(gè)速率范圍內(nèi)的加載會(huì)引起加載鏈的共振問(wèn)題，使實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的關(guān)鍵參數(shù)不易采集。而傳統(tǒng)的氣錘、落錘等裝置都具有在沖擊過(guò)程中速度逐漸變低、應(yīng)變率不恒定的缺點(diǎn)。相比于這些裝置，高速液壓伺服材料試驗(yàn)機(jī)具有橫速率加載、實(shí)驗(yàn)重復(fù)性好及加載穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。因此，采用ＩＮＳＴＲＯＮＶＨＳ１６０高速液壓伺服試驗(yàn)機(jī)（見(jiàn)圖４）作為材料中應(yīng)變率力學(xué)性能的測(cè)試平臺(tái)。對(duì)于應(yīng)變的測(cè)試，傳統(tǒng)的引伸計(jì)和應(yīng)變片測(cè)試方法受測(cè)量方式和量程的限制而無(wú)法使用，而基于高速攝像技術(shù)的非接觸測(cè)試和分析系統(tǒng)（見(jiàn)圖５）可用來(lái)測(cè)試高速拉伸過(guò)程中試件表面的應(yīng)變常通過(guò)在試件的標(biāo)距段噴涂散斑，利用高速攝像機(jī)實(shí)時(shí)采集目標(biāo)區(qū)域散斑圖像的變形情況，結(jié)合非接觸分析軟件計(jì)算試件的位移場(chǎng)，進(jìn)而得到試件表面的應(yīng)變場(chǎng)（見(jiàn)

１動(dòng)態(tài)力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)１．１準(zhǔn)靜態(tài)拉伸準(zhǔn)靜態(tài)拉伸實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為ＩＮＳＴＲＯＮ８８０１電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)（見(jiàn)圖１），拉伸載荷通過(guò)試驗(yàn)機(jī)自帶的載荷傳感器測(cè)得，傳感器量程為１００ｋＮ，拉伸應(yīng)變通過(guò)接觸式引伸計(jì)測(cè)得，夾頭加載速度為２ｍｍ／ｍｉｎ。２Ａ１６－Ｔ４鋁合金準(zhǔn)靜態(tài)真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線如圖２所示，在塑性段應(yīng)變硬化效應(yīng)較強(qiáng)，試件在準(zhǔn)靜態(tài)拉伸載荷作用下發(fā)生拉伸破壞，未出現(xiàn)明顯的頸縮現(xiàn)象（見(jiàn)圖３）。圖１電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)Ｆｉｇ．１ＩＮＳＴＲＯＮ８８０１ｔｅｓｔｓｙｓｔｅｍ圖２真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線Ｆｉｇ．２Ｔｒｕｅｓｔｒｅｓｓ－ｓｔｒａｉｎｃｕｒｖｅ圖３準(zhǔn)靜態(tài)下試件破壞結(jié)果Ｆｉｇ．３Ｆａｉｌｕｒｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｑｕａｓｉ－ｓｔａｔｉｃｓｔａｔｅ１．２中應(yīng)變率拉伸相比材料的準(zhǔn)靜態(tài)及高應(yīng)變率力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)，材料的中應(yīng)變率力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)最難實(shí)現(xiàn)。主要是因?yàn)�，在這個(gè)速率范圍內(nèi)的加載會(huì)引起加載鏈的共振問(wèn)題，使實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的關(guān)鍵參數(shù)不易采集。而傳統(tǒng)的氣錘、落錘等裝置都具有在沖擊過(guò)程中速度逐漸變低、應(yīng)變率不恒定的缺點(diǎn)。相比于這些裝置，高速液壓伺服材料試驗(yàn)機(jī)具有橫速率加載、實(shí)驗(yàn)重復(fù)性好及加載穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。因此，采用ＩＮＳＴＲＯＮＶＨＳ１６０高速液壓伺服試驗(yàn)機(jī)（見(jiàn)圖４）作為材料中應(yīng)變率力學(xué)性能的測(cè)試平臺(tái)。對(duì)于應(yīng)變的測(cè)試，傳統(tǒng)的引伸計(jì)和應(yīng)變片測(cè)試方法受測(cè)量方式和量程的限制而無(wú)法使用，而基于高速攝像技術(shù)的非接觸測(cè)試和分析系統(tǒng)（見(jiàn)圖５）可用來(lái)測(cè)試高速拉伸過(guò)程中試件表面的應(yīng)變常通過(guò)在試件的標(biāo)距段噴涂散斑，利用高速攝像機(jī)實(shí)時(shí)采集目標(biāo)區(qū)域散斑圖像的變形情況，結(jié)合非接觸分析軟件計(jì)算試件的位移場(chǎng)，進(jìn)而得到試件表面的應(yīng)變場(chǎng)（見(jiàn)

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本文編號(hào)：2571808