TC4鈦合金力學性能測試及動態(tài)材料模型研究.pdf

1、TC4(Ti6A14V)鈦合金在現(xiàn)代航空發(fā)動機中廣泛用于制造風扇/壓氣機葉片及機匣等關(guān)鍵部件。在飛行過程中，葉片受到外物的沖擊容易造成災難性的后果，所以為了保證飛行安全，開展葉片抗外物損傷(FOD)能力研究是非常重要的，而分析外物沖擊過程的關(guān)鍵在于獲得正確的材料本構(gòu)模型及失效模型。因此，為了獲得TC4材料的本構(gòu)模型和失效模型，并對模型準確性進行驗證，本文主要研究工作包括：
　　 (1)通過試驗得到TC4鈦合金材料在較大應變率(1

2、0-4s-1～5000s-1)和溫度(室溫～400℃)范圍內(nèi)的應力-應變關(guān)系，以及失效應變隨應力狀態(tài)的變化情況。實驗結(jié)果表明：TC4鈦合金具有明顯的應變率強化效應和溫度軟化效應；失效應變隨溫度和應力三軸度增加而增加，隨應變率增大而減小。
　　 (2)在力學性能實驗結(jié)果的基礎(chǔ)上，使用Levenberg-Marquarat(L-M)算法程序分別擬合隨動塑性、Johnson-Cook(J-C)和修正Zerilli-Armstrong(

3、Z-A)本構(gòu)模型中的參量；而J-C失效模型參量通過分步擬合法得到。三種本構(gòu)模型應力-應變曲線擬合結(jié)果與實驗結(jié)果能較好的吻合。鑒于材料失效應變并非恒定值，因此，最大等效失效塑性應變準則難以合理描述材料失效行為。
　　 (3)開展Taylor撞擊試驗，并使用有限元分析軟件ANSYS/lS-DYNA對實驗過程進行數(shù)值模擬，模擬時分別采用上述模型參量描述材料的變形行為。實驗與擬合結(jié)果比較表明：三種本構(gòu)模型均能很好描述彈性體的高速變形能力