航空钛合金高应变率条件下SHPB压杆实 验与仿真

【类型】学位论文

【作者】崔奎虎 

【关键词】 应变曲线,TC4钛合金 SHPB 数字仿真 应力

【摘要】TC4（Ti-6Al-4V）具有比强度高、耐高温、耐腐蚀和传热性差的特点，被广泛应用于航空工业中。结合有限元方法，研究TC4在高应变率、高温条件下的力学性能，是现在很多学者的研究内容。SHPB实验基于一维应力波理论，被广泛应用于研究各种材料的力学本构模型。本文借助SHPB实验，对TC4的力学模型进行研究。ABAQUS软件是一款功能强大的商用有限元软件，本文使用ABAQUS/Explicit对TC4的SHPB实验进行了仿真。本文的主要研究内容如下：（1）本文对TC4进行了应变率为0.01s-1、温度范围为20～700℃的准静态压缩试验，应变率分别为2500s-1和4000s-1、温度范围为20～900℃的SHPB实验，实验中采用温度控制装置，严格控制材料的实验温度，获得了材料在不同温度、不同应变率条件下的应力-应变曲线。实验研究发现，航空钛合金TC4材料的屈服强度在应变率基本不变的情况下，随着温度的升高而降低；在温度基本相同的情况下，随着应变率的升高，材料的应力增大。（2）应用Matlab软件和遗传算法，建立目标函数，编写优化程序，优化得到航空钛合金TC4的J-C本构模型参数，并对本构模型进行了数值验证。（3）使用ABAQUS有限元平台，建立了航空钛合金TC4的SHPB实验的仿真模型，将仿真结果与实验结果进行对比研究。研究发现，在温度为20～900℃、应变率为2500～4000s-1的范围内，建立的J-C模型能很好的反映材料的动态力学性能。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】天津大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】任成祖

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