本文關(guān)鍵詞：熱氧化鈦合金動態(tài)力學(xué)性能研究

  更多相關(guān)文章： TC4 熱氧化鈦合金 霍普金森壓桿 Johnson-Cook 模型 有限元分析 半球殼

【摘要】：近些年,鈦合金在航天工程、汽車制造業(yè)、體育醫(yī)療器械制造等領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛,主要是因為鈦合金良好的性能特征,如耐蝕性、比強(qiáng)度較高,生物相容性優(yōu)異等。同時,其硬度相對較低、耐磨性差、表面力學(xué)性能較弱等限制了鈦合金的使用范圍,也對產(chǎn)品的安全性和可靠性提出了挑戰(zhàn)。研究表明,鈦的氧化物具有硬度高、耐磨性能好的優(yōu)良性能,其中氧是固溶于鈦合金的,基于此,本文對鈦合金進(jìn)行了氧化處理,形成表面氧化層,以達(dá)到提高鈦合金的強(qiáng)度,提升其耐磨性及表面力學(xué)性能的目的。實驗表明,對鈦合金進(jìn)行熱氧化處理后,其表面磨損量和摩擦系數(shù)都有所下降,為進(jìn)一步優(yōu)化經(jīng)過表面處理后鈦合金的摩擦性能,了解所涉及的摩擦學(xué)機(jī)制,定量考察氧化處理后鈦合金動態(tài)下的彈塑性力學(xué)性能參數(shù)尤為重要�；谝陨蠁栴},本文對TC4熱氧化鈦合金的力學(xué)性能進(jìn)行了系統(tǒng)性的研究,主要工作和結(jié)果如下:(1)在不同工況下,采用電子萬能材料試驗機(jī)和分離式霍普金森壓桿裝置(SHPB)對TC4熱氧化鈦合金分別進(jìn)行了準(zhǔn)靜態(tài)和動態(tài)試驗,通過得出的實驗數(shù)據(jù)和Johnson-Cook模型擬合得到TC4熱氧化鈦合金的動態(tài)本構(gòu)關(guān)系。(2)對TC4熱氧化鈦合金半球殼在子彈沖擊作用下的過程進(jìn)行數(shù)值模擬,利用上述工作得到的TC4熱氧化鈦合金的Johnson-Cook動態(tài)本構(gòu)關(guān)系,對比分析考慮材料應(yīng)變率效應(yīng)和不考慮材料應(yīng)變率效應(yīng)下的半球殼的力學(xué)響應(yīng),重點考察了接觸力峰值、頂點位移力學(xué)指標(biāo)。分析結(jié)果表明,材料應(yīng)變率效應(yīng)對半球殼沖擊作用下的力學(xué)性能有顯著的影響。更進(jìn)一步證明了研究TC4熱氧化鈦合金材料本身應(yīng)變率效應(yīng)有著十分重要的意義。
【關(guān)鍵詞】：TC4 熱氧化鈦合金 霍普金森壓桿 Johnson-Cook 模型 有限元分析 半球殼
【學(xué)位授予單位】：河北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG146.23
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 引言10-19
• 1.1 鈦合金概述10-15
• 1.1.1 鈦合金的分類11-13
• 1.1.2 鈦合金的特性13-15
• 1.2 研究背景和意義15-16
• 1.3 研究的國內(nèi)外現(xiàn)狀16-17
• 1.4 研究方法、創(chuàng)新點17-19
• 1.4.1 研究方法17-18
• 1.4.2 創(chuàng)新點18-19
• 第2章 TC4鈦合金熱氧化處理方法19-27
• 2.1 鈦合金熱處理概述19-21
• 2.1.1 退火處理20
• 2.1.2 固溶處理20-21
• 2.1.3 時效處理21
• 2.2 鈦合金氧化處理概述21-23
• 2.3 TC4鈦合金熱氧化處理23-27
• 2.3.1 TC4鈦合金熱氧化原理23
• 2.3.2 TC4鈦合金熱氧化影響因素23-26
• 2.3.3 TC4鈦合金熱氧化基本流程26-27
• 第3章 熱氧化鈦合金力學(xué)性能試驗27-45
• 3.1 引言27
• 3.2 力學(xué)性能實驗27-34
• 3.2.1 試件制備及加工27-28
• 3.2.2 靜態(tài)實驗設(shè)備及基本原理28-30
• 3.2.3 動態(tài)實驗設(shè)備及基本原理30-34
• 3.3 實驗結(jié)果與分析34-40
• 3.3.1 應(yīng)變率對材料動態(tài)性能的影響34-36
• 3.3.2 溫度對材料動態(tài)性能的影響36-39
• 3.3.3 氧化處理時保溫時間對材料動態(tài)性能的影響39-40
• 3.4 Johnson-Cook動態(tài)本構(gòu)關(guān)系方程40-44
• 3.4.1 Johnson-Cook模型概述40-42
• 3.4.2 本構(gòu)關(guān)系參數(shù)的確定42-44
• 3.5 本章小結(jié)44-45
• 第4章 TC4熱氧化鈦合金半球殼的動態(tài)響應(yīng)45-52
• 4.1 概述45
• 4.2 有限元模型建立45-47
• 4.3 數(shù)值模擬結(jié)果47-51
• 4.3.1 接觸力峰值47-48
• 4.3.2 頂點位移48-51
• 4.4 本章小結(jié)51-52
• 第5章 結(jié)論與展望52-54
• 5.1 結(jié)論52-53
• 5.2 下一步工作展望53-54
• 參考文獻(xiàn)54-59
• 致謝59

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本文編號：1034727