宽应变率范围下2A16-T4铝合金动态力学性能

发布时间：2020-01-22 02:27

【摘要】：为了研究2A16-T4铝合金的动态力学性能,利用电子万能试验机、高速液压伺服试验机及霍普金森压杆(SHPB)装置进行常温下准静态、中应变率和高应变率的动态力学性能实验,得到不同应变率下的应力应变曲线,基于修正的Johnson-Cook本构模型对它进行拟合,并分析材料中应变率力学特性对模型应变率敏感参量的影响。结果表明:2A16-T4铝合金在应变率10-4~102 s-1范围内应变率敏感性较弱,而在102~103 s-1范围内应变率敏感性较强,且应变率强化效应随塑性应变的增大而减小;同时,在10-4~103 s-1范围内具有较强的应变硬化效应,且应变硬化效应随应变率的增大而减小;此外,修正Johnson-Cook本构模型的拟合结果与实验结果吻合很好,能够很好表征材料的动态力学行为,且考虑材料中应变率力学特性可提高本构模型参量的准确性。
【图文】：

１动态力学性能实验１．１准静态拉伸准静态拉伸实验平台为ＩＮＳＴＲＯＮ８８０１电子万能试验机（见图１），拉伸载荷通过试验机自带的载荷传感器测得，传感器量程为１００ｋＮ，拉伸应变通过接触式引伸计测得，夹头加载速度为２ｍｍ／ｍｉｎ。２Ａ１６－Ｔ４铝合金准静态真实应力应变曲线如图２所示，在塑性段应变硬化效应较强，试件在准静态拉伸载荷作用下发生拉伸破坏，未出现明显的颈缩现象（见图３）。图１电子万能试验机Ｆｉｇ．１ＩＮＳＴＲＯＮ８８０１ｔｅｓｔｓｙｓｔｅｍ图２真实应力应变曲线Ｆｉｇ．２Ｔｒｕｅｓｔｒｅｓｓ－ｓｔｒａｉｎｃｕｒｖｅ图３准静态下试件破坏结果Ｆｉｇ．３Ｆａｉｌｕｒｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｑｕａｓｉ－ｓｔａｔｉｃｓｔａｔｅ１．２中应变率拉伸相比材料的准静态及高应变率力学性能实验，，材料的中应变率力学性能实验最难实现。主要是因为，在这个速率范围内的加载会引起加载链的共振问题，使实验过程中的关键参数不易采集。而传统的气锤、落锤等装置都具有在冲击过程中速度逐渐变低、应变率不恒定的缺点。相比于这些装置，高速液压伺服材料试验机具有横速率加载、实验重复性好及加载稳定等优点。因此，采用ＩＮＳＴＲＯＮＶＨＳ１６０高速液压伺服试验机（见图４）作为材料中应变率力学性能的测试平台。对于应变的测试，传统的引伸计和应变片测试方法受测量方式和量程的限制而无法使用，而基于高速摄像技术的非接触测试和分析系统（见图５）可用来测试高速拉伸过程中试件表面的应变常通过在试件的标距段喷涂散斑，利用高速摄像机实时采集目标区域散斑图像的变形情况，结合非接触分析软件计算试件的位移场，进而得到试件表面的应变场（见

１动态力学性能实验１．１准静态拉伸准静态拉伸实验平台为ＩＮＳＴＲＯＮ８８０１电子万能试验机（见图１），拉伸载荷通过试验机自带的载荷传感器测得，传感器量程为１００ｋＮ，拉伸应变通过接触式引伸计测得，夹头加载速度为２ｍｍ／ｍｉｎ。２Ａ１６－Ｔ４铝合金准静态真实应力应变曲线如图２所示，在塑性段应变硬化效应较强，试件在准静态拉伸载荷作用下发生拉伸破坏，未出现明显的颈缩现象（见图３）。图１电子万能试验机Ｆｉｇ．１ＩＮＳＴＲＯＮ８８０１ｔｅｓｔｓｙｓｔｅｍ图２真实应力应变曲线Ｆｉｇ．２Ｔｒｕｅｓｔｒｅｓｓ－ｓｔｒａｉｎｃｕｒｖｅ图３准静态下试件破坏结果Ｆｉｇ．３Ｆａｉｌｕｒｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｑｕａｓｉ－ｓｔａｔｉｃｓｔａｔｅ１．２中应变率拉伸相比材料的准静态及高应变率力学性能实验，材料的中应变率力学性能实验最难实现。主要是因为，在这个速率范围内的加载会引起加载链的共振问题，使实验过程中的关键参数不易采集。而传统的气锤、落锤等装置都具有在冲击过程中速度逐渐变低、应变率不恒定的缺点。相比于这些装置，高速液压伺服材料试验机具有横速率加载、实验重复性好及加载稳定等优点。因此，采用ＩＮＳＴＲＯＮＶＨＳ１６０高速液压伺服试验机（见图４）作为材料中应变率力学性能的测试平台。对于应变的测试，传统的引伸计和应变片测试方法受测量方式和量程的限制而无法使用，而基于高速摄像技术的非接触测试和分析系统（见图５）可用来测试高速拉伸过程中试件表面的应变常通过在试件的标距段喷涂散斑，利用高速摄像机实时采集目标区域散斑图像的变形情况，结合非接触分析软件计算试件的位移场，进而得到试件表面的应变场（见

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本文编号：2571808