铝合金高速撞击损伤行为研究

发布时间：2017-07-26 05:24

  本文关键词：铝合金高速撞击损伤行为研究

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【摘要】：本文研究了2A12合金及7A09合金的高速撞击损伤行为,采用Ansys Auto DYN软件对高速撞击装置进行数值模拟并确定试验参数,利用金相显微镜、体式显微镜、激光测距仪和电子拉伸试验机研究了高速撞击后铝合金机械损伤和力学性能,利用X射线衍射仪、透射电子显微镜和扫描电子显微镜探讨了铝合金高速撞击损伤机制和拉伸断裂行为。研究表明,直径为4mm的铝合金入射弹丸以3~4km/s的速度撞击厚度为2mm的铝合金前板后,穿孔产生的碎片云高速撞击平行排布的厚度为5mm的铝合金试样,前板与试样间距为100mm,能够保证在试样不发生穿孔和后表面层裂的前提下,获得撞击坑尺寸及分布不同的铝合金试样。高速撞击后,铝合金试样的拉伸断口位置与撞击坑的深度、直径及撞击坑位置有关。随试样上断裂处撞击坑深度与原始试样厚度的比值和撞击坑直径与原始试样宽度的比值增加,铝合金延伸率减小,屈服强度和抗拉强度均无显著变化。撞击坑是铝合金发生拉伸断裂的裂纹源。拉伸断口存在大量韧窝和撕裂棱,是韧性断口。同时发现,2A12合金撞击坑附近存在高密度的蜷线位错和大量的滑移线,7A09合金撞击坑附近位错密度较大并有位错缠结,表明高速撞击导致的加工硬化是铝合金塑性降低的原因;加工硬化与撞击坑引起的承载面积减小是导致铝合金强度变化不大的两个矛盾因素。
【关键词】：高速撞击 铝合金 撞击坑 损伤 力学性能
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.21
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-23
• 1.1 课题研究背景9
• 1.2 空间碎片的危害及地面模拟技术9-14
• 1.2.1 微流星体和空间碎片的危害9-12
• 1.2.2 空间碎片撞击地面模拟试验12-13
• 1.2.3 空间碎片撞击数值模拟13-14
• 1.3 空间碎片撞击损伤及防护14-20
• 1.3.1 高速撞击机械损伤分类14-15
• 1.3.2 撞击坑形成过程15-16
• 1.3.3 撞击坑尺寸的影响因素16-20
• 1.4 高速撞击后金属材料组织及性能的变化20-22
• 1.4.1 撞击坑附近组织的变化20-21
• 1.4.2 撞击后的力学性能21-22
• 1.5 主要研究内容22-23
• 第2章 试验材料及方法23-29
• 2.1 试验材料23-24
• 2.2 高速撞击过程数值模拟24-25
• 2.3 高速撞击试验25-27
• 2.3.1 高速撞击试验装置25
• 2.3.2 高速撞击试验设备25-26
• 2.3.3 撞击坑分布及尺寸观察26-27
• 2.4 力学性能测试及微观结构观察27-29
• 2.4.1 拉伸试验27
• 2.4.2 金相组织观察27
• 2.4.3 物相分析27-28
• 2.4.4 撞击坑附近微观结构观察28
• 2.4.5 撞击坑形貌及拉伸断口形貌观察28-29
• 第3章 高速撞击试验装置设计29-41
• 3.1 数值模拟参数选择29-33
• 3.2 高速撞击试验参数的选择33-38
• 3.2.1 前板厚度33-35
• 3.2.2 前后板间距35
• 3.2.3 入射弹丸直径35-37
• 3.2.4 后板厚度37-38
• 3.3 试样排布设计38-39
• 3.4 本章小结39-41
• 第4章 铝合金经高速撞击后的机械损伤及力学性能41-66
• 4.1 2A12 合金高速撞击损伤41-47
• 4.1.1 碎片速度确定41-43
• 4.1.2 撞击坑分布情况43-45
• 4.1.3 撞击坑尺寸分析45-47
• 4.2 2A12 合金高速撞击后力学性能47-53
• 4.2.1 原始力学性能47-48
• 4.2.2 高速撞击后的力学性能48-50
• 4.2.3 高速撞击损伤与力学性能的关系50-53
• 4.3 7A09 合金高速撞击损伤53-59
• 4.3.1 碎片速度确定53-55
• 4.3.2 撞击坑分布情况55-57
• 4.3.3 撞击坑尺寸分析57-59
• 4.4 7A09 合金撞击后力学性能的变化59-64
• 4.4.1 原始力学性能59-60
• 4.4.2 高速撞击后的力学性能60-61
• 4.2.3 高速撞击损伤与力学性能的关系61-64
• 4.5 本章小结64-66
• 第5章 铝合金高速撞击损伤机制和拉伸断裂行为66-85
• 5.1 2A12 合金高速撞击微观损伤分析66-75
• 5.1.1 撞击坑形貌观察66-67
• 5.1.2 撞击坑附近物相分析67-68
• 5.1.3 撞击坑附近微观结构68-69
• 5.1.4 拉伸断口观察69-74
• 5.1.5 分析与讨论74-75
• 5.2 7A09 合金高速撞击微观损伤分析75-83
• 5.2.1 撞击坑形貌观察75-76
• 5.2.2 撞击坑附近物相分析76-77
• 5.2.3 撞击坑附近微观结构77-78
• 5.2.4 拉伸断口观察78-82
• 5.2.5 分析讨论82-83
• 5.3 本章小结83-85
• 结论85-86
• 参考文献86-91
• 致谢91

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 杨继运;;二级轻气炮模拟空间碎片超高速碰撞试验技术[J];航天器环境工程;2006年01期

2 盖芳芳;刘先应;刘恂;赵继涛;;圆柱形弹丸高速撞击薄板的碎片云特性数值模拟[J];黑龙江科技学院学报;2013年06期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 宋丽红;空间微小碎片环境下光学石英玻璃撞击效应[D];天津大学;2012年

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本文编号：574899