结构参数对钛蜂窝基体力学性能的影响
发布时间：2021-08-07 18:53
通过使用厚度分别为0.10mm的TC4钛合金和0.05、0.10、0.15mm的TA1工业纯钛箔制备钛蜂窝结构件,并对其进行平压试验,分析了箔厚和蜂窝孔边长对钛蜂窝结构承载性能的影响以及蜂窝结构件的失效形式。结果表明,钛蜂窝箔厚增加和蜂窝孔边长减小可提升钛蜂窝结构的承载性能,TC4钛合金蜂窝结构件的承载能力明显高于TA1工业纯钛蜂窝结构件。所有结构件的坍塌区域均出现在中部未焊接连接处,失效形式是局部塑性变形且伴有裂纹。
【文章来源】：特种铸造及有色合金. 2020,40(04)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
钛蜂窝材料结构图
采用5982型电子万能材料试验机（工作原理见图2）对钛蜂窝结构件进行室温下的平压试验。钛蜂窝孔平行于压力轴的方向，上压头对其施加轴向位移载荷，均匀加载，加载速度为1 mm/min，载荷大小为100kN，当压缩量达到1.50mm时，卸载并完成平压试验。利用LEICA DMI 8倒置显微镜观察钛蜂窝焊接部位双层壁板形貌；利用JSM-5610LV型扫描电镜（SEM）观察钛蜂窝结构件平压塑性变形的显微组织，钛蜂窝结构件的承载性能采用应力-应变关系曲线表征。
图3为TA1钛箔不同厚度的蜂窝结构件压缩应力-应变曲线。可以看出，钛箔厚度对钛蜂窝结构的承载能力有较大的影响。当蜂窝孔边长相同时，随着箔厚的增加，结构件的最大压缩应力逐渐升高，表明箔厚增加，钛蜂窝结构抵抗压缩变形的能力提高。由弹性薄板稳定理论[10]可知，钛箔的屈曲临界载荷与其厚度的平方成正比，因此增加钛箔厚度，可以增加钛箔的屈曲临界载荷，从而提高钛蜂窝结构件的承载能力。此外，弹性模量是材料受力变形难易的关键因素，弹性模量越大，材料越难变形，承受外力的能力越强[11]。由图3可知，钛蜂窝结构件在平压试验中发生了一系列的变形，大致可分为4个阶段：(1)弹性屈曲变形阶段；(2)塑性屈曲变形阶段；(3)钛蜂窝褶皱失稳阶段；(4)断裂+致密强化阶段，见图3b。对于TA1工业纯钛蜂窝结构件，箔厚分别为0.05、0.10、0.15mm时，对应的蜂窝孔不同边长的弹性模量见表2。由表2可知，在弹性屈曲变形阶段，随着箔厚增加，弹性模量增加，表现出钛箔越厚蜂窝结构件的承载能力越强的特点。
【参考文献】：
期刊论文
[1]TC4钛合金蜂窝板高温力学性能[J]. 商磊,薛启超,杨大春,邹广平,李垚. 稀有金属材料与工程. 2018(02)
[2]Ti6Al4V零件铣削加工表面等效残余应力与作用深度的测量[J]. 孟龙晖,杨吟飞,何宁,赵威. 稀有金属材料与工程. 2017(01)
[3]TC4钛合金真空钎焊接头组织与高温性能[J]. 王刚,吴林志,李鑫,冯吉才. 焊接学报. 2014(06)
[4]TC1钛合金蜂窝夹层结构的钎焊工艺研究与分析[J]. 静永娟,李晓红,岳喜山. 航空制造技术. 2012(13)
[5]正六角形蜂窝芯层面内等效弹性参数研究[J]. 陈梦成,陈玳珩. 华东交通大学学报. 2010(05)
硕士论文
[1]焊接蜂窝铝板平压力学性能数值模拟研究[D]. 王塞北.昆明理工大学 2010
[2]钎焊铝蜂窝板的研制与力学性能研究[D]. 李东田.昆明理工大学 2005
本文编号：3328344
【文章来源】：特种铸造及有色合金. 2020,40(04)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
钛蜂窝材料结构图
采用5982型电子万能材料试验机（工作原理见图2）对钛蜂窝结构件进行室温下的平压试验。钛蜂窝孔平行于压力轴的方向，上压头对其施加轴向位移载荷，均匀加载，加载速度为1 mm/min，载荷大小为100kN，当压缩量达到1.50mm时，卸载并完成平压试验。利用LEICA DMI 8倒置显微镜观察钛蜂窝焊接部位双层壁板形貌；利用JSM-5610LV型扫描电镜（SEM）观察钛蜂窝结构件平压塑性变形的显微组织，钛蜂窝结构件的承载性能采用应力-应变关系曲线表征。
图3为TA1钛箔不同厚度的蜂窝结构件压缩应力-应变曲线。可以看出，钛箔厚度对钛蜂窝结构的承载能力有较大的影响。当蜂窝孔边长相同时，随着箔厚的增加，结构件的最大压缩应力逐渐升高，表明箔厚增加，钛蜂窝结构抵抗压缩变形的能力提高。由弹性薄板稳定理论[10]可知，钛箔的屈曲临界载荷与其厚度的平方成正比，因此增加钛箔厚度，可以增加钛箔的屈曲临界载荷，从而提高钛蜂窝结构件的承载能力。此外，弹性模量是材料受力变形难易的关键因素，弹性模量越大，材料越难变形，承受外力的能力越强[11]。由图3可知，钛蜂窝结构件在平压试验中发生了一系列的变形，大致可分为4个阶段：(1)弹性屈曲变形阶段；(2)塑性屈曲变形阶段；(3)钛蜂窝褶皱失稳阶段；(4)断裂+致密强化阶段，见图3b。对于TA1工业纯钛蜂窝结构件，箔厚分别为0.05、0.10、0.15mm时，对应的蜂窝孔不同边长的弹性模量见表2。由表2可知，在弹性屈曲变形阶段，随着箔厚增加，弹性模量增加，表现出钛箔越厚蜂窝结构件的承载能力越强的特点。
【参考文献】：
期刊论文
[1]TC4钛合金蜂窝板高温力学性能[J]. 商磊,薛启超,杨大春,邹广平,李垚. 稀有金属材料与工程. 2018(02)
[2]Ti6Al4V零件铣削加工表面等效残余应力与作用深度的测量[J]. 孟龙晖,杨吟飞,何宁,赵威. 稀有金属材料与工程. 2017(01)
[3]TC4钛合金真空钎焊接头组织与高温性能[J]. 王刚,吴林志,李鑫,冯吉才. 焊接学报. 2014(06)
[4]TC1钛合金蜂窝夹层结构的钎焊工艺研究与分析[J]. 静永娟,李晓红,岳喜山. 航空制造技术. 2012(13)
[5]正六角形蜂窝芯层面内等效弹性参数研究[J]. 陈梦成,陈玳珩. 华东交通大学学报. 2010(05)
硕士论文
[1]焊接蜂窝铝板平压力学性能数值模拟研究[D]. 王塞北.昆明理工大学 2010
[2]钎焊铝蜂窝板的研制与力学性能研究[D]. 李东田.昆明理工大学 2005
本文编号：3328344
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