本文關(guān)鍵詞：高應(yīng)變率下?lián)p傷容限型鈦合金的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能及斷裂行為研究

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【摘要】：損傷容限型鈦合金具有高斷裂韌性和低裂紋擴(kuò)展速率等優(yōu)點(diǎn),在飛行器主承力結(jié)構(gòu)件中的應(yīng)用日益增多,深入了解損傷容限型鈦合金的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能和斷裂行為對(duì)飛行器維護(hù)與定壽,乃至保障飛行安全具有重要意義。本文針對(duì)TC4-DT和TC21兩種損傷容限型鈦合金在高應(yīng)變率條件下的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能和斷裂行為展開(kāi)了研究。借助分離式霍普金森壓桿試驗(yàn)裝置對(duì)室溫下兩種鈦合金在1000 s-1~8000 s-1應(yīng)變率范圍內(nèi)進(jìn)行動(dòng)態(tài)壓縮試驗(yàn),得到了高應(yīng)變率條件下的真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)。結(jié)果表明在高應(yīng)變率下,兩種鈦合金均具有一定的應(yīng)變率增強(qiáng)、增塑以及應(yīng)變強(qiáng)化效應(yīng)。隨著應(yīng)變率的增加,兩種鈦合金的應(yīng)變率增強(qiáng)、增塑效應(yīng)均越明顯,且相比之下,TC4-DT鈦合金應(yīng)變率增塑現(xiàn)象更為顯著。采用光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡對(duì)試樣進(jìn)行了顯微觀察與分析,并測(cè)定了其顯微硬度。較于TC21鈦合金,在TC4-DT鈦合金中發(fā)現(xiàn)明顯的絕熱剪切現(xiàn)象,伴隨著光亮的絕熱剪切帶產(chǎn)生,且寬度隨應(yīng)變率的增加由10μm向20μm增長(zhǎng)。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(yīng)變率的增加由478.5HV增加到535.2HV。隨著應(yīng)變率的增加沿著剪切帶方向還伴隨著裂紋的萌生、擴(kuò)展和聚合。兩種鈦合金均表現(xiàn)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(yīng)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(zhǎng)。采用Johnson-Cook本構(gòu)模型,利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得到了高應(yīng)變率下TC21鈦合金動(dòng)態(tài)塑性本構(gòu)方程以及改進(jìn)溫度項(xiàng)后的TC4-DT鈦合金動(dòng)態(tài)塑性本構(gòu)關(guān)系。
【關(guān)鍵詞】：損傷容限型鈦合金 動(dòng)態(tài)力學(xué)性能 分離式霍普金森壓桿試驗(yàn) 絕熱剪切帶 Johnson-Cook本構(gòu)模型
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：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(yīng)變率下材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)響應(yīng)15-17
• 1.3 高應(yīng)變率下材料的動(dòng)態(tài)塑性本構(gòu)關(guān)系17-22
• 1.3.1 常見(jiàn)的熱-粘塑性本構(gòu)模型18-20
• 1.3.2 JOHNSON-COOK本構(gòu)模型的應(yīng)用現(xiàn)狀20-22
• 1.4 高應(yīng)變率下材料的變形特征22-25
• 1.4.1 材料的絕熱剪切帶現(xiàn)象22
• 1.4.2 絕熱剪切帶特征22-23
• 1.4.3 高應(yīng)變率下絕熱剪切行為的研究現(xiàn)狀23-25
• 1.5 國(guó)內(nèi)損傷容限型鈦合金的研究現(xiàn)狀25-27
• 1.5.1 TC4-DT損傷容限型鈦合金的研究現(xiàn)狀25-26
• 1.5.2 TC21損傷容限型鈦合金的研究現(xiàn)狀26-27
• 1.6 研究目的和內(nèi)容27-28
• 第二章 試驗(yàn)裝置與方案28-39
• 2.1 分離式HOPKINSON壓桿裝置及測(cè)試技術(shù)28-33
• 2.1.1 SHPB技術(shù)的發(fā)展28-29
• 2.1.2 SHPB試驗(yàn)原理及其裝置結(jié)構(gòu)29-33
• 2.2 試樣制備33-34
• 2.3 試驗(yàn)方案34-39
• 2.3.1 SHPB試驗(yàn)方案34
• 2.3.2 測(cè)試方案34-39
• 第三章 損傷容限型鈦合金動(dòng)態(tài)力學(xué)特征及其本構(gòu)關(guān)系39-52
• 3.1 TC4-DT和TC21鈦合金的動(dòng)態(tài)力學(xué)特征39-43
• 3.1.1 應(yīng)變率強(qiáng)化效應(yīng)40-41
• 3.1.2 應(yīng)變強(qiáng)化和絕熱升溫?zé)彳浕?yīng)41-42
• 3.1.3 應(yīng)變率增塑效應(yīng)42-43
• 3.2 TC4-DT和TC21鈦合金的動(dòng)態(tài)塑性本構(gòu)關(guān)系43-52
• 3.2.1 高應(yīng)變率下TC21損傷容限型鈦合金的動(dòng)態(tài)本構(gòu)關(guān)系44-47
• 3.2.2 高應(yīng)變率下TC4-DT損傷容限型鈦合金的動(dòng)態(tài)本構(gòu)關(guān)系47-52
• 第四章 高應(yīng)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(yīng)變率對(duì)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(duì)比54-55
• 4.2 高應(yīng)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(jié)與展望62-64
• 5.1 總結(jié)62-63
• 5.2 展望63-64
• 參考文獻(xiàn)64-68
• 致謝68-69
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文69

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