本文關鍵詞：高應變率下?lián)p傷容限型鈦合金的動態(tài)力學性能及斷裂行為研究

  更多相關文章： 損傷容限型鈦合金 動態(tài)力學性能 分離式霍普金森壓桿試驗 絕熱剪切帶 Johnson-Cook本構模型

【摘要】：損傷容限型鈦合金具有高斷裂韌性和低裂紋擴展速率等優(yōu)點,在飛行器主承力結構件中的應用日益增多,深入了解損傷容限型鈦合金的動態(tài)力學性能和斷裂行為對飛行器維護與定壽,乃至保障飛行安全具有重要意義。本文針對TC4-DT和TC21兩種損傷容限型鈦合金在高應變率條件下的動態(tài)力學性能和斷裂行為展開了研究。借助分離式霍普金森壓桿試驗裝置對室溫下兩種鈦合金在1000 s-1~8000 s-1應變率范圍內進行動態(tài)壓縮試驗,得到了高應變率條件下的真實應力-應變曲線。結果表明在高應變率下,兩種鈦合金均具有一定的應變率增強、增塑以及應變強化效應。隨著應變率的增加,兩種鈦合金的應變率增強、增塑效應均越明顯,且相比之下,TC4-DT鈦合金應變率增塑現象更為顯著。采用光學顯微鏡、掃描電子顯微鏡對試樣進行了顯微觀察與分析,并測定了其顯微硬度。較于TC21鈦合金,在TC4-DT鈦合金中發(fā)現明顯的絕熱剪切現象,伴隨著光亮的絕熱剪切帶產生,且寬度隨應變率的增加由10μm向20μm增長。TC4-DT鈦合金的顯微硬度沿著垂直于絕熱剪切帶方向上隨距離增加而減小,而TC21鈦合金試樣的顯微硬度分布比較均勻,隨著應變率的增加由478.5HV增加到535.2HV。隨著應變率的增加沿著剪切帶方向還伴隨著裂紋的萌生、擴展和聚合。兩種鈦合金均表現為剪切破壞,試樣斷口上都交替分布著韌窩和平滑兩種不同特征的典型區(qū)域,且在相同應變率下TC4-DT鈦合金的韌窩比TC21更多且沿著剪切方向拉伸的更長。采用Johnson-Cook本構模型,利用試驗數據擬合得到了高應變率下TC21鈦合金動態(tài)塑性本構方程以及改進溫度項后的TC4-DT鈦合金動態(tài)塑性本構關系。
【關鍵詞】：損傷容限型鈦合金 動態(tài)力學性能 分離式霍普金森壓桿試驗 絕熱剪切帶 Johnson-Cook本構模型
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG146.23
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-12
• 注釋表12-13
• 縮略詞13-14
• 第一章 緒論14-28
• 1.1 引言14-15
• 1.2 高應變率下材料的動態(tài)力學響應15-17
• 1.3 高應變率下材料的動態(tài)塑性本構關系17-22
• 1.3.1 常見的熱-粘塑性本構模型18-20
• 1.3.2 JOHNSON-COOK本構模型的應用現狀20-22
• 1.4 高應變率下材料的變形特征22-25
• 1.4.1 材料的絕熱剪切帶現象22
• 1.4.2 絕熱剪切帶特征22-23
• 1.4.3 高應變率下絕熱剪切行為的研究現狀23-25
• 1.5 國內損傷容限型鈦合金的研究現狀25-27
• 1.5.1 TC4-DT損傷容限型鈦合金的研究現狀25-26
• 1.5.2 TC21損傷容限型鈦合金的研究現狀26-27
• 1.6 研究目的和內容27-28
• 第二章 試驗裝置與方案28-39
• 2.1 分離式HOPKINSON壓桿裝置及測試技術28-33
• 2.1.1 SHPB技術的發(fā)展28-29
• 2.1.2 SHPB試驗原理及其裝置結構29-33
• 2.2 試樣制備33-34
• 2.3 試驗方案34-39
• 2.3.1 SHPB試驗方案34
• 2.3.2 測試方案34-39
• 第三章 損傷容限型鈦合金動態(tài)力學特征及其本構關系39-52
• 3.1 TC4-DT和TC21鈦合金的動態(tài)力學特征39-43
• 3.1.1 應變率強化效應40-41
• 3.1.2 應變強化和絕熱升溫熱軟化效應41-42
• 3.1.3 應變率增塑效應42-43
• 3.2 TC4-DT和TC21鈦合金的動態(tài)塑性本構關系43-52
• 3.2.1 高應變率下TC21損傷容限型鈦合金的動態(tài)本構關系44-47
• 3.2.2 高應變率下TC4-DT損傷容限型鈦合金的動態(tài)本構關系47-52
• 第四章 高應變率下?lián)p傷容限型鈦合金的斷裂行為52-62
• 4.1 斷口形貌分析52-55
• 4.1.1 應變率對損傷容限型鈦合金斷.形貌的影響53-54
• 4.1.2 TC4-DT和TC21的斷.形貌特征對比54-55
• 4.2 高應變率下?lián)p傷容限型鈦合金絕熱剪切行為55-62
• 4.2.1 TC21鈦合金的剪切變形特征56-58
• 4.2.2 TC4-DT鈦合金的絕熱剪切帶特征58-62
• 第五章 總結與展望62-64
• 5.1 總結62-63
• 5.2 展望63-64
• 參考文獻64-68
• 致謝68-69
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文69

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1 張志云;兵器金屬材料在大應變高應變率下的動力學行為研究[J];兵器材料科學與工程;1990年01期

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3 楊道明,于捷,李紫桐,段祝平;高應變率下三種鋼材性能及損傷機理的實驗研究[J];兵工學報;1992年03期

4 李哲;純鎢的高溫高應變率性能研究[J];稀有金屬快報;1999年04期

5 張旺峰,盧正欣,陳瑜眉,朱金華;中錳鋼高應變率誘導的特異塑性[J];材料研究學報;2002年02期

6 唐長國，朱金華，，周惠久;金屬材料拉伸的高應變率增塑現象及分析[J];材料研究學報;1996年01期

7 段祝平,孫琦清,楊大光,田蘭橋,褚瑤;高應變率下金屬動力學性能的實驗與理論研究——一維桿的實驗方法及其應用[J];力學進展;1980年01期

8 馮思艷,龔育寧;高應變率下材料的拉伸試驗[J];兵器材料科學與工程;1990年01期

9 李林安,佟景偉,李鴻琦,高叢峰;應變率歷史對記憶合金在高應變率拉伸下力學行為影響的實驗研究[J];實驗力學;1998年04期

10 李夕兵;賴海輝;;高應變率下的巖石脆斷實驗技術[J];鑿巖機械氣動工具;1990年04期

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1 肖大武;李英雷;胡時勝;;高溫高應變率下純鋯的本構模型研究[A];中國力學學會學術大會'2009論文摘要集[C];2009年

2 崔云霄;盧芳云;陳軍;;動態(tài)剪切力學測試實驗發(fā)展綜述[A];第二屆全國力學史與方法論學術研討會論文集[C];2005年

3 王揚衛(wèi);王富恥;王璀軼;于曉東;馬壯;;顆粒增強鋁基復合材料高應變率行為[A];第十五屆全國復合材料學術會議論文集（下冊）[C];2008年

4 胡海波;袁帥;張崇玉;李慶忠;;高壓高應變率材料強度測量及其影響分析[A];第六屆全國爆炸力學實驗技術學術會議論文集[C];2010年

5 湯鐵鋼;;實現材料高應變率拉伸加載的爆炸膨脹環(huán)技術[A];中國工程物理研究院科技年報(2009年版)[C];2010年

6 李紅蓮;賈媛;盧英;閆秀英;;高應變率SHTB實驗若干問題探討[A];第九屆全國沖擊動力學學術會議論文集（上冊）[C];2009年

7 胡時勝;王禮立;;一種用于材料高應變率試驗的裝置[A];Hopkinson桿實驗技術研討會會議論文集[C];2007年

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9 佟景偉;高叢峰;李鴻琦;王世斌;C.Albertini;V.Pizzinato;;溫度對高應變率扭-拉復合加載下形狀記憶合金本構關系影響的研究[A];Hopkinson桿實驗技術研討會會議論文集[C];2007年

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4 Muhammad Mushtaq（木塔西）;玄武巖纖維平紋機織/環(huán)氧樹脂復合材料準靜態(tài)及高應變率條件下拉伸性質[D];東華大學;2014年

5 許澤建;40Cr和30CrMnSiNi2A材料高應變率動態(tài)起裂特性的研究[D];西北工業(yè)大學;2005年

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本文編號：1068143