7150-T6鋁合金動態(tài)特性實驗及本構(gòu)方程研究

陳睿,溫仕成,王旭,彭銳濤*,,胡聰芳

(1. 湘潭大學(xué) 機械工程學(xué)院,湖南湘潭 411105;2. 湘潭大學(xué) 復(fù)雜軌跡加工工藝及裝備教育部工程研究中心,湖南湘潭 411105)

Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金(AA7XXX)因具有強度高、密度低、塑性良好及能量吸收能力優(yōu)異等特性,被廣泛應(yīng)用于汽車、航空航天和建筑等領(lǐng)域,如汽車車身結(jié)構(gòu)及保險杠、飛機外翼梁、主起落架和火箭噴管結(jié)構(gòu)件等[1-3]。鋁合金材料在服役過程中容易受到各種外來物的沖擊或結(jié)構(gòu)撞擊等外載荷,如汽車碰撞、鳥的撞擊等高速沖擊。發(fā)生碰撞時常伴隨著高壓、高溫、高應(yīng)變率等問題,這可能導(dǎo)致材料及結(jié)構(gòu)的嚴重失效甚至發(fā)生災(zāi)難性事故。為了提高合金在應(yīng)用中的安全性及耐撞性,研究其在高溫、高應(yīng)變率以及大應(yīng)變下的動態(tài)特性、微觀結(jié)構(gòu)以及本構(gòu)關(guān)系具有重要意義。

近些年來,國內(nèi)外學(xué)者對AA7XXX系鋁合金材料的靜動態(tài)力學(xué)性能及本構(gòu)關(guān)系開展了大量工作。謝燦軍等[4]對7075-T6 鋁合金開展了不同加載速率的拉伸試驗,分析了應(yīng)變率對材料動態(tài)拉伸性能的影響,并對Johnson-Cook本構(gòu)方程進行擬合。李媛媛等[5]基于7055鋁合金試件的SHPB動態(tài)實驗,分析了不同溫度和應(yīng)變率下的微觀組織與力學(xué)特性。倪煬等[6]利用電子萬能試驗機對7075鋁合金進行熱拉伸試驗,研究了高溫和不同軋制方向?qū)ζ淞W(xué)性能的影響并建立了Arrhenius型本構(gòu)方程。呂俊智等[7]對7A52/7055鋁合金層狀復(fù)合材料進行沖擊試驗,分析了其靜動態(tài)力學(xué)性能和吸能特性并建立了本構(gòu)方程。Bobbili等[8]針對7017鋁合金的SHPB動態(tài)試驗數(shù)據(jù),利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)構(gòu)建出該材料的本構(gòu)模型,其預(yù)測結(jié)果與實驗相接近。……