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简论模型T钛合金力学性能测试与动态材料模型

收藏本文 2024-03-15 点赞:5610 浏览:15333 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:T(Ti6Al4V)钛合金在现代航空发动机中广泛用于制造风扇/压气机叶片及机匣等关键部件。在飞行历程中,叶片受到外物的冲击容易造成灾难性的后果,所以为了保证飞行安全,开展叶片抗外物损伤(FOD)能力探讨是非常重要的,而浅析外物冲击历程的关键在于获得正确的材料本构模型及失效模型。由此,为了获得T材料的本构模型和失效模型,并对模型准确性进行验证,本论文主要探讨工作包括:(1)通过试验得到T钛合金材料在较大应变率(10-4s-1~5000s-1)和温度(室温~400℃)范围内的应力-应变联系,以及失效应变随应力状态的变化情况。实验结果表明:T钛合金具有显著的应变率强化效应和温度软化效应;失效应变随温度和应力三轴度增加而增加,随应变率增大而减小。(2)在力学性能实验结果的基础上,利用Levenberg-Marquarat(L-M)算法程序分别拟合随动塑性、Johnson-Cook(J-C)和修正Zerilp-Armstrong(Z-A)本构模型中的参量;而J-C失效模型参量通过分步拟合法得到。三种本构模型应力-应变曲线拟合结果与实验结果能较好的吻合。鉴于材料失效应变并非恒定值,由此,最大等效失效塑性应变准则难以合理描述材料失效行为。(3)开展Taylor撞击试验,并利用有限元浅析软件ANSYS/LS-DYNA对实验历程进行数值模拟,模拟时分别采取上面陈述的模型参量描述材料的变形行为。实验与拟合结果比较表明:三种本构模型均能很好描述弹性体的高速变形能力;但J-C失效模型未能反映弹体此时的剪切失效特点。本论文得到的T本构模型和失效模型将为航空发动机叶片FOD数值模拟提供数据支持。关键词:T钛合金论文应力-应变联系论文本构模型论文失效模型论文L-M算法论文Taylor撞击试验论文

    摘要4-5

    ABSTRACT5-12

    第一章 绪论12-17

    1.1 探讨背景及作用12

    1.2 本构模型及失效模型概述12-13

    1.3 高应变率试验技术概述13-14

    1.4 T 钛合金探讨近况14-16

    1.4.1 国外探讨近况14-15

    1.4.2 国内探讨近况15-16

    1.5 本论文主要探讨内容16-17

    第二章 T 钛合金材料试验17-31

    2.1 光滑试件准静态拉伸试验17-18

    2.1.1 试件设计17

    2.1.2 试验结果及浅析17-18

    2.2 缺口试件准静态拉伸试验18-20

    2.2.1 试件设计18-19

    2.2.2 试验结果及浅析19-20

    2.3 动态压缩试验20-27

    2.3.1 试件设计20

    2.3.2 试验设备及原理20-23

    2.3.3 试验结果及浅析23-27

    2.4 旋转盘冲击拉伸试验27-30

    2.4.1 试件设计28

    2.4.2 试验设备及原理28-29

    2.4.3 试验结果及浅析29-30

    2.5 本章小结30-31

    第三章 T 钛合金动态材料模型31-44

    3.1 模型介绍31-33

    3.1.1 动态本构模型31-32

    3.1.2 失效模型32-33

    3.1.3 Gruneisen 状态方程33

    3.2 模型参量拟合策略33-37

    3.3 拟合结果浅析37-42

    3.3.1 随动塑性本构模型拟合结果37

    3.3.2 J-C 本构模型拟合结果37-38

    3.3.3 修正 Z-A 本构模型拟合结果38-40

    3.3.4 J-C 失效模型拟合结果40-42

    3.3.5 最大等效失效塑性应变参数的确定42

    3.4 本章小结42-44

    第四章 泰勒杆撞击试验及相关模型的验证44-55

    4.1 试验设备及原理44-46

    4.2 实验结果46-47

    4.3 实验测量47-48

    4.3.1 密度测量47

    4.3.2 试件最终形态测量47-48

    4.4 Taylor 试验有限元浅析48-54

    4.4.1 有限元浅析模型48-49

    4.4.2 数值模拟主要参数设置49-50

    4.4.3 计算结果与浅析50-54

    4.5 本章小结54-55

    第五章 总结与展望55-56

    5.1 结论55

    5.2 后期工作展望55-56

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