5A06铝合金的动态本构关系实验
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动态压缩下5A06铝合金剪切变形局域化
； Ｇ ４ ． １
文献标志码
Ａ
高层 错能金 属 ， Ｆ Ｃ结构 的铝及 其合 金 ， 如 Ｃ 在 形 变速 率低 于 ５ 的常 规 轧 制 、 ０ｓ 拉伸 等 塑性 变 形 过程 中 ， 晶粒 内各 区域 开动 的滑移数 目不 同 ， 而使 从 晶粒碎 化 ， 裂 成 胞块 结 构 （ ｅ ｌ ｋ ， 形 成 两 分 Ｃｌ Ｂｏ ） 并 ｌ ｃ
（ｎ ｉ ｎａ Ｄ ｓ ｃｔ ｎ Ｂ ｕ ｄ ｒ ｓ 简 称 Ｉ Ｂ ） 。 Ｉｃ ｅ ｔ ｉｏａｉ ｏ ｎ ａ ｅ ， ｄ ｌ ｌ ｏ ｉ Ｄ ｓ ， 通过对 冷变 形金 属 微 观 组织 研 究 发现 ， 中低 应 变量下 的微 观组织 结构呈 Ｇ Ｂ 与 轧制 方 向 （ｏ ｉｇ Ｎｓ ｒｌｎ ｌ ｄ ｅｔ ｎ 简称 Ｒ 的夹 角成 ±（０～ ０ 。 ｉ ｃｉ ， ｒ ｏ Ｄ） ３ ４ ） 的胞块 结 构 ， 当冷轧 到大 应变 量 时 微 观组 织 呈 层 片状 位 错 而 界面结 构 （ ａ ｅ ａ ｏｎ ａｉ ， 称 Ｌ ｓ …， Ｌ ｍ ｌ ｒＢ ｕ ｄｒ ｓ 简 ｌ ｅ Ｂ） 并
基本 与轧制方 向平 行 。在轧 制 过程 中 ， Ｎ ｓ Ｉ — Ｇ Ｂ 和 Ｄ Ｂ 都 有各 自的演 化 规 律 ＨｊＪ 国 内外 学 者对 金 属 ｓ ｌ 。
在塑性 变形 过程 中微观 组织 结构 的演变 主要 包括 以 下几个 方 面¨ （ ） ： １ 位错 滑移 、 位错 密度 的增 加 以及 位错亚 结构 的形 成 ； ２ 微 区晶体 学 取 向 的变 化 及 （） 微 区织 构 的形 成 ； ３ 位 错胞 、 错 界 面 间 距 、 晶 （） 位 亚 以及 晶粒尺 寸 的演变 ；４ 位 错 界 面 、 晶界 及 晶界 （） 亚 特性 的变化 ；５ 晶体取 向的统 计性 变 化 ， （） 即宏 观织
文献标志码
Ａ
高层 错能金 属 ， Ｆ Ｃ结构 的铝及 其合 金 ， 如 Ｃ 在 形 变速 率低 于 ５ 的常 规 轧 制 、 ０ｓ 拉伸 等 塑性 变 形 过程 中 ， 晶粒 内各 区域 开动 的滑移数 目不 同 ， 而使 从 晶粒碎 化 ， 裂 成 胞块 结 构 （ ｅ ｌ ｋ ， 形 成 两 分 Ｃｌ Ｂｏ ） 并 ｌ ｃ
（ｎ ｉ ｎａ Ｄ ｓ ｃｔ ｎ Ｂ ｕ ｄ ｒ ｓ 简 称 Ｉ Ｂ ） 。 Ｉｃ ｅ ｔ ｉｏａｉ ｏ ｎ ａ ｅ ， ｄ ｌ ｌ ｏ ｉ Ｄ ｓ ， 通过对 冷变 形金 属 微 观 组织 研 究 发现 ， 中低 应 变量下 的微 观组织 结构呈 Ｇ Ｂ 与 轧制 方 向 （ｏ ｉｇ Ｎｓ ｒｌｎ ｌ ｄ ｅｔ ｎ 简称 Ｒ 的夹 角成 ±（０～ ０ 。 ｉ ｃｉ ， ｒ ｏ Ｄ） ３ ４ ） 的胞块 结 构 ， 当冷轧 到大 应变 量 时 微 观组 织 呈 层 片状 位 错 而 界面结 构 （ ａ ｅ ａ ｏｎ ａｉ ， 称 Ｌ ｓ …， Ｌ ｍ ｌ ｒＢ ｕ ｄｒ ｓ 简 ｌ ｅ Ｂ） 并
基本 与轧制方 向平 行 。在轧 制 过程 中 ， Ｎ ｓ Ｉ — Ｇ Ｂ 和 Ｄ Ｂ 都 有各 自的演 化 规 律 ＨｊＪ 国 内外 学 者对 金 属 ｓ ｌ 。
在塑性 变形 过程 中微观 组织 结构 的演变 主要 包括 以 下几个 方 面¨ （ ） ： １ 位错 滑移 、 位错 密度 的增 加 以及 位错亚 结构 的形 成 ； ２ 微 区晶体 学 取 向 的变 化 及 （） 微 区织 构 的形 成 ； ３ 位 错胞 、 错 界 面 间 距 、 晶 （） 位 亚 以及 晶粒尺 寸 的演变 ；４ 位 错 界 面 、 晶界 及 晶界 （） 亚 特性 的变化 ；５ 晶体取 向的统 计性 变 化 ， （） 即宏 观织
水下冲击载荷下波纹夹层结构动态响应特性分析
水下冲击载荷下波纹夹层结构动态响应特性分析任鹏;田阿利;张伟【摘要】为了探讨波纹芯层夹层结构在水下爆炸冲击波作用下的动态响应特性和抗冲击防护能力，首先基于非药式水下冲击波加载试验，结合显示动力学软件对水下结构抗冲击解耦算法的有效性进行了验证。
进而利用该算法对波纹夹层板在水下冲击作用下的动态响应进行了研究，得到了波纹夹层结构气背面板塑性变形与冲击波强度间的关系，同时比较分析了波纹夹层板与格栅夹层板及单层板的抗冲击性能。
研究结果表明：具有相同面密度的夹层板抗冲击能力高于单层板，其中波纹型夹层板的抗冲击防护能力优于格栅夹层板，抗冲击性能相对于单层板提高了82．45％。
%The dynamic response characteristics and protective performance of corrugated core sandwich panels subjected to underwater shock loading were investigated bined with the non-explosive underwater shock wave loading tests,the effectiveness of the decoupling algorithm for underwater structures'anti-shock responses was validated with explicit dynamic simulation results.Based on the validated method,the dynamic response of a corrugated core sandwich panel subjected to underwater shock loading was studied.Then the relationship between the non-dimensional shock wave intensity and the plastic deflection of the air back plate of the sandwich panel was obtained in order to compare the protective performances between sandwich plates and monolithic plates.The results showed that the protective performance of corrugated core sandwich panels is better than that of monlithic plates,the anti-shock ability of the former is 82.45% larger than that of the latter;the corrugatedcore panels have a better protective performance than lattice core panels do.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2016(035)023【总页数】6页(P90-94,105)【关键词】固体力学;夹层结构;水下冲击波;动态响应;防护能力【作者】任鹏;田阿利;张伟【作者单位】江苏科技大学船舶与海洋工程学院，江苏镇江 212000;江苏科技大学船舶与海洋工程学院，江苏镇江 212000;哈尔滨工业大学高速撞击研究中心，哈尔滨 150080【正文语种】中文【中图分类】O347水下爆炸冲击波作用下结构的变形毁伤问题一直是各海军强国的重点关注问题。
5A06铝合金的动态本构关系实验
第29卷 第3期爆炸与冲击Vol.29,No.3 2009年5月EXPLOSION AND SHOC K WAV ES May,2009 文章编号:100121455(2009)03203062065A06铝合金的动态本构关系实验3林木森,庞宝君,张 伟,迟润强(哈尔滨工业大学高速撞击研究中心,黑龙江哈尔滨150001) 摘要:运用材料试验机和分离式霍普金森压杆装置(SHPB)对3种不同加工及热处理状态的5A06铝合金在常温～500°C、应变率为10-4～103s-1下的力学行为进行了实验研究。
基于Johnson2Cook(J C)本构模型,通过实验数据拟合得到了每种状态下材料的本构模型参量。
对Johnson2Cook本构模型中的应变率强化项作了修正,修正后的Johnson2Cook本构模型与实验数据基本吻合,从而确立了3种状态下5A06铝合金的动态本构关系。
关键词:固体力学;动态本构关系;霍普金森压杆;5A06铝合金;Johnson2Cook本构模型 中图分类号:O347.4 国标学科代码:130・15 文献标志码:A1 引 言 5A06铝合金是一种国产的延性合金材料,具有抗腐蚀、易于成形加工、可焊性及低温性能良好、不可热处理强化等特点,在航空航天、交通运输、船舶和汽车制造、海洋工程等领域应用广泛。
5A06铝合金构件在复杂工作环境中可能会受到各种动态载荷的作用,掌握它的动态力学性能十分重要。
国外对铝镁合金动态力学性能的研究工作开展得较早[123],但这些成果只能对国产5A06铝合金的研究提供定性参考;国内对5A06铝合金的研究较多集中在超塑性[425]、焊接性能[6]和抗腐蚀[7]等方面,对其动态力学性能的研究报道不多。
王礼立等[8]利用自制霍普金森杆对L F6R(5A062H112)的应力2应变关系进行了研究,结果表明L F6R为应变率不敏感材料;管公顺等[9]开展了单层5A06铝合金板高速撞击实验研究;吴大方等[10]对5A06铝合金在瞬态热冲击条件下的力学性能进行了研究。
5A06铝合金的动态本构关系实验
5A06铝合金的动态本构关系实验
林木森;庞宝君;张伟;迟润强
【期刊名称】《爆炸与冲击》
【年(卷),期】2009(029)003
【摘要】运用材料试验机和分离式霍普金森压杆装置(SHPB)对3种不同加工及热处理状态的5A06铝合金在常温～500℃、应变率为10-4～103 s-1下的力学行为进行了实验研究.基于Johnson-Cook(JC)本构模型,通过实验数据拟合得到了每种状态下材料的本构模型参量.对Johnson-Cook本构模型中的应变率强化项作了修正,修正后的Johmmn-Cook本构模型与实验数据基本吻合,从而确立了3种状态下5A06铝合金的动态本构关系.
【总页数】6页(P306-311)
【作者】林木森;庞宝君;张伟;迟润强
【作者单位】哈尔滨工业大学高速撞击研究中心,黑龙江,哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学高速撞击研究中心,黑龙江,哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学高速撞击研究中心,黑龙江,哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学高速撞击研究中心,黑龙江,哈尔
滨,150001
【正文语种】中文
【中图分类】O347.4
【相关文献】
1.纯钽动态本构关系的实验 [J], 彭建祥;李英雷;李大红
2.考虑热粘塑性钛合金动态本构关系及其实验验证 [J], 曾祥国;盛鹰;韩悌信;陈军;陈华燕
3.基于动态蠕变实验的沥青混合料本构关系研究 [J], 尹应梅;张肖宁
4.纯钽动态本构关系的实验研究 [J], 彭建祥;李英雷;李大红
5.2024Al高温高应变率下动态塑性本构关系的实验研究 [J], 王金鹏;曾攀;雷丽萍因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
铝_镁合金5A06在瞬态热冲击条件下的力学性能研究
2006 年 10 月 Oct . 2006 J O U RN A L O F EXP E R I M EN TAL M EC H A N I CS 文章编号 :100124888 ( 2006) 0520591205铝2镁合金 5A 06 在瞬态热冲击条件下 3的力学性能研究 吴大方1 , 宋 昊2 , 李永亭1 , 晏震乾1( 1 . 北京航空航天大学 航空科学与工程学院 , 北京 100083 ; 2 . 中国一航北京长城计量测试技术研究所 , 北京 100095)摘要 : 通过热强度试验 ,测试并确定航空航天材料在复杂高速热冲击条件下的强度极限等关键 参数 ,对于航空航天材料和结构的可靠性评定 、寿命预测以及高速飞行器的安全设计具有重要 的意义 。
针对强度设计手册中没有航空航天材料在高速热冲击环境下的强度极限等表征参数 的现状 ,使用自行研制的高速飞行器瞬态气动热试验模拟系统 ,对铝2镁合金材料 5A 06 在多种不同的瞬态热冲击条件下 ,进行气动加热模拟与热载联合试验研究 ,得到在瞬态热 、力学环境的 共同作用下铝2镁合金 5A 06 材料的强度极限 、承载时间等力学性能变化状况 。
为研究分析航空中图分类号 : V 216 . 4 ; V416 . 4 文献标识码 : A 0 引言铝合金材料密度小 、塑性好 、耐腐蚀 、易加工 、价格低 ,因此长期以来就是航空航天工业的主要结构 材料 ,至今仍被大量用于制造飞机机体和运载火箭箭体结构 。
其中 5A 06 是铝2镁系中含镁量高 、不可热处理的强化铝合金 。
在退火和冷作硬化状态下使用时 ,具有高塑性以及优良的耐腐蚀性能和焊接性 能 ,5A 06 是航空航天领域中使用比较广泛的铝合金之一 。
航空航天器高速飞行时 ,气动加热产生的瞬态高温热应力使飞行器材料的弹性模量下降 ,刚度和强 度降低 ,并且使其疲劳寿命受到严重影响 ,因此对航空航天材料进行热强度试验 ,测试并确定材料在复 杂高速热冲击条件下的强度极限等关键参数 ,对于航空航天材料和结构的可靠性评定 、寿命预测以及高 速飞行器的安全设计具有非常重要的意义 。
AZ31B镁合金和6065铝合金动态压缩行为数值模拟
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈａｔｓｈａｐｅｄｓｐｅｃｉｍｅｎ；ＡＺ３１Ｂｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙ；６０６５ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｌｌｏｙ；ＪｏｈｎｓｏｎＣｏｏｋｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅ ｅｑｕａｔｉｏｎ；ＬＳＤＹＮＡｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｈｉｇｈｓｔｒａｉｎｒａｔｅ；ａｄｉａｂａｔｉｃｓｈｅａｒｂａｎｄ；ｓｔｒｅｓｓｃｏｌｌａｐｓｅ
第４０卷 第３期 ２０１８年 ５月
沈 阳 工 业 大 学 学 报 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｈｅｎｙａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｖｏｌ４０Ｎｏ３ Ｍａｙ２０１８
檪殏
檪檪檪檪檪檪檪殏 材料科学与工程
ｄｏｉ：１０．７６８８／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１６４６．２０１８．０３．０４
檪檪檪檪檪檪檪殏
檪殏
ＡＺ３１Ｂ镁合金和 ６０６５铝合金动态压缩行为数值模拟
刘 正，张 峰，毛萍莉，王 峰
（沈阳工业大学 材料科学与工程学院，沈阳 １１０８７０）
摘 要：为了研究帽状试样 ＡＺ３１Ｂ镁合金和 ６０６５铝合金在动态压缩变形过程中的温度、应力与 应变演变规律，采用 ＪｏｈｎｓｏｎＣｏｏｋ本构方程和累积塑性损伤方程进行了数值模拟，运用有限元软 件 ＡＮＳＹＳ／ＬＳＤＹＮＡ模拟了 ＡＺ３１Ｂ镁合金和 ６０６５铝合金帽状试样的动态变形过程．结果表明， 两种合金的裂纹萌生和扩展过程相似，局域化变形带内塑性应变由内向外对称分布．相 比 于 ＡＺ３１Ｂ镁合金，６０６５铝合金的塑性应变影响区域更为狭小，其应变和应变率硬化效果更强．６０６５ 铝合金的变形温度能够达到其动态再结晶临界点，因而易于绝热剪切带的形成． 关 键 词：帽状试样；ＡＺ３１Ｂ镁合金；６０６５铝合金；ＪｏｈｎｓｏｎＣｏｏｋ本构方程；ＬＳＤＹＮＡ数值模
2024-T3铝合金动力学实验及其平板鸟撞动态响应分析
2024-T3铝合金动力学实验及其平板鸟撞动态响应分析刘富;张嘉振;童明波;胡忠民;郭亚洲;臧曙光【摘要】通过电子万能试验机和分离式霍普金森拉杆（SHTB）拉伸试验分别获得2024-T3铝合金材料准静态和高应变率两种应变率下的应力-应变曲线。
铝合金材料的本构关系由能够反映材料硬化效应和应变率强化效应的John-son-Cook材料模型描述，方程中的4个参数通过不同应变率下的应力-应变曲线拟合得到。
基于瞬态动力学软件PAM-CRASH，结合材料动态力学性能试验所获得的2024-T3铝合金Johnson-Cook模型方程，耦合光滑粒子流体动力学（SPH）方法和有限元（FE）方法建立2024-T3铝合金平板的鸟撞数值模型，数值计算所得动态响应与鸟撞试验结果吻合较好，表明建立的鸟撞数值计算模型是合理、可靠的，整个分析流程从材料动态力学性能试验、鸟撞数值计算到最终的鸟撞试验验证为飞机结构的抗鸟撞设计与分析提供了有力的参考。
%Stress-strain curves at quasi-static and high strain rates of 2024 -T3 aluminum alloy were measured using dynamic tensile tests with an electronic universal testing machine and a split Hopkinson tensile bar (SHTB).The constitutive model of this aluminum alloy was described with Johnson-Cook model reflecting the material hardening effect the strain rate strengthening effect.4 parameters in Johnson-Cook equation were obtained by using stress-strain curves fitting at different strain rates.By combining the smooth particle hydrodynamics (SPH)method and the finite element (FE)method,and using Johnson-Cook equation of 2024-T3 aluminum alloy,the numerical model of bird impact on a 2024-T3 aluminum alloy square plate was established with the transient dynamic software PAM-CRASH.Dynamic responses of the platewith numerical calculation agreed well with the test results of bird impact.It was shown that the numerical calculation model is reasonable and reliable.The whole analysis process including material dynamic tests, numerical calculation and bird impact tests provided a reference for anti-bird impact design and analysis of aircraft structures.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】6页(P113-118)【关键词】动态响应;数值计算;本构模型;鸟撞;试验【作者】刘富;张嘉振;童明波;胡忠民;郭亚洲;臧曙光【作者单位】中国商飞北京民用飞机技术研究中心，北京 102211; 南京航空航天大学飞行器先进设计技术国防重点学科实验室，南京 210016;中国商飞北京民用飞机技术研究中心，北京 102211;南京航空航天大学飞行器先进设计技术国防重点学科实验室，南京 210016;中国商飞北京民用飞机技术研究中心，北京 102211;西北工业大学航空学院，西安 710012;中国建筑材料检验认证中心，北京100024【正文语种】中文【中图分类】O347.3鸟撞是发生在毫秒量级内的瞬态冲击现象。
5A06铝合金复杂盒形件等温锻造工艺研究
5A06铝合金复杂盒形件等温锻造工艺研究一、绪论1.1 研究意义及背景1.2 盒形件等温锻造的发展现状1.3 研究目的和内容二、5A06铝合金的特性和适用性分析2.1 5A06铝合金的主要特性2.2 5A06铝合金的适用性及优势2.3 5A06铝合金在复杂盒形件制造中的应用三、等温锻造工艺的原理及流程3.1 等温锻造工艺的基本原理3.2 等温锻造工艺的流程3.3 盒形件等温锻造中的关键工艺参数四、实验方法及结果分析4.1 实验材料及处理4.2 实验方法及流程4.3 实验结果分析和讨论五、等温锻造对盒形件性能的影响5.1 盒形件等温锻造后的金相组织和显微结构5.2 盒形件等温锻造后的力学性能测试5.3 盒形件等温锻造后的尺寸精度控制六、总结与展望6.1 主要研究结果和贡献6.2 存在的问题和改进方向6.3 发展前景和未来研究方向一、绪论1.1 研究意义及背景随着科技的发展和工业制造的进步，在众多产品中，特别是高要求的机械零部件领域，铝合金复杂结构件的应用越来越广泛。
5A06铝合金是一种高强度、韧性、耐腐蚀、焊接性能好的铝合金，具有良好的力学性能，广泛应用于各种机械结构、飞行器和船舶等领域。
铝合金材料具有轻质、高强度、易加工等优点，因此广泛应用。
但铝合金材料制造复杂形状的零件是一项挑战。
在工业界，制造复杂形状的铝合金零件，通常采用数控加工、对角线铆接和扩张加工等传统的加工方法。
但这些方法不仅需要高精密度的设备，而且造价高，效率低。
因此，需要寻找一种高效、低成本的加工方法，以加速和简化制造复杂形状零件的工艺流程。
因此，对于现有铝合金复杂部件加工工艺的研究和优化具有极其重要的意义。
等温锻造是一种先进的复杂铝合金结构件加工技术，具有独特的制造流程和显著的效率提高。
本文将探索5A06铝合金复杂盒形件等温锻造的工艺，为制造高质量、高精度的零件提供技术支持和依据。
1.2 盒形件等温锻造的发展现状等温锻造是铝合金复杂结构件加工的一种重要技术。
5A06
属顶 先铺 个假底 ， 假 底铺 好 后 迅速 将 浮 渣打 干净 。 纯 铝底 或假底铺 好后 ， 金 属 放 流液 面 要 缓慢 上 升 ，
放流 速度 平稳加 速 。 （ ５ ） 保 持液 面稳定 并保 证漏 斗液 流 分配 均匀 。 （ 上接第 ｌ ０页 ）
［ ３ ］ 曹德靖 ， 吴双锁 ， 杨海峰． 防止 ５ Ａ ０ ６铝合金普通模铸造
间的硬度偏 差 ， 也 会 造 成 以 同 样 速 度 切 割 时 产 生
受 阻现象 。
（ ３ ） ２ ７ Ｓ ｉ Ｍ ｎ轧材 经退 火 处理 后 降 低 了组 织 偏
截 面上存 在成 份偏 析 和硬 度 不均 。而 退 火后 由于 组 织偏析 有 明显改 善 ， 硬 度 值 在平 均 下 降 ＨＢ Ｗ１ ８ 的情况下 ， 均匀 程度 也有 明显 改善 。
２ ０ ｍ ｍ后 ， 放 人 金属 ； 对 不需 铺 底 的 规格 应 放 入 金
［ １ ］ 李庆春 ， 周彼得 ， 曾松岩 ． 哈尔 滨工业 大学科 学研究 报
告， １ ９ ８ １ ， １ ２ ３ ．
［ ２ ］ 周家荣． 铝合金熔 铸生产技 术 问答 ［ Ｍ］ ． 北京 ： 冶金工
业 出版 社 ， ２ ０ ０ ８ ．
位 置温 度场分 布均 匀 ， 避免 凝 壳 的薄 厚 不 均 ， 从 而 减 少拉裂 的产 生 。
易 黏着 ， 具 有 较 大 的 拉 锭 阻 力 Ｊ 。在 铸 造 过 程 中 易于 附着在 结 晶器 上 ， 随着 结 晶器 的下 移 产 生 拉
伸应力 ， 因此 产生 开裂 。
３ ． ３ 有效减 少铸 造热 裂纹 的预防 措施
善， 平 均 降低为 ＨＢ Ｗ１ １ ． ６ ７ 。 从 硬 度和 化 学 成 份 结 果 结 合 起 来 可 看 出 ， 半 径１ ／ ２处 的 硬 度 比边 缘 和心 部 略 高 ， 偏 析 框 带 处
2024Al高温高应变率下动态塑性本构关系的实验研究_王金鹏
第15卷第3期2008年6月塑性工程学报JOU RNAL OF PLAST ICIT Y ENGINEERINGVol .15 No .3Jun . 20082024Al 高温高应变率下动态塑性本构关系的实验研究＊(清华大学机械工程系先进成形制造教育部重点实验室,北京 100084) 王金鹏 曾 攀 雷丽萍摘 要:运用SHP B 装置,文章对2024A l 在不同温度和不同应变率条件下的动态力学行为开展了系列的实验研究,基于Jo hnson -Cook (JC )本构模型,通过实验数据拟合得到了相应的材料模型参量,从而建立了2024A l 的动态塑性本构关系。
为进一步验证该本构关系,基于有限元方法,对常温下应变率为700s -1的S HP B 实验进行了数值模拟,模拟计算结果与实验结果相吻合,表明所得到的模型可以很好地描述该材料在高温高应变率下的动态塑性力学行为。
关键词:SH PB ;塑性本构关系;Jo hnson -Co ok 模型;2024A l中图分类号:O347.3 文献标识码:A 文章编号:1007-2012(2008)03-0101-04Dynamic plastic experiments and constitutive model of 2024aluminum under high temperature and high strain rateW A NG Jin -peng Z EN G P an LEI Li -ping(K ey Labor atory fo r A dv anced M anufacturing by M aterials P rocessing T echno lo gy ,T he M inistry of Educatio n ,Depar tment o f M echanical Enginee ring ,T sing hua U niv ersity ,Beijing 100084 China )A bstract :Dy namic mechanical behavio rs of 2024A l under high temperature and high strain rate have been studied w ith the Split Ho pkinson P ressure Bar (SH PB )ove r a wide r ang e o f str ain rates and tempe ratures .T he parame te rs based on the Jo hnson -Cook co nstitutive model a re deter mined thro ug h the e xperiments .T he model curve s based o n the obtained par amete rs are ag reed w ith the ex pe riment curves ,then the Jo hnson -Cook constitutive r elatio nship of 2024A l is established .T o valida te this constitutive r e -latio nship ,the SHP B simulatio n by finite element method is ca rried out .T he simula tion curv es are compared with the experiment cur ves .T he g oo d co nsistency be tw een them prov es that the par ame te rs o btained can w ell describe the larg e st rain mechanical be -havior of 2024A l under high speed defo rmatio n .Key words :SH PB ;pla stic co nstitutive relatio nship ;Jo hnson -Cook mo del ;2024A l＊国家自然科学基金项目(50575124)。
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5A06铝合金的动态本构关系实验作者：林木森， 庞宝君， 张伟， 迟润强， LIN Mu-sen， PANG Bao-jun， ZHANG Wei， CHI Run-qiang作者单位：哈尔滨工业大学高速撞击研究中心,黑龙江,哈尔滨,150001刊名：爆炸与冲击英文刊名：EXPLOSION AND SHOCK WAVES年，卷(期)：2009，29(3)引用次数：0次1.Kanel G I.Ragorenov S V.Bogatch A A Spall fracture properties of aluminum and magnesium at high temperature 19962.Mukai T.Kawazoe M.Higashi K Strain-rate dependence of mechanical properties in AA50S6 Al-Mg alloy processed by equal-channel-angular-extrusion 1998(1-2)3.Kawazoe M.Shibata T.Mukai T Elevated temperature mechanical properties of A 5056 Al-Mg alloy processed by equal-channel-angular-extrusion 1997(6)4.罗子健.郭乃成.龚泉源LF6铝合金超塑性研究[期刊论文]-航空学报 1987(7)5.龙霓东LF6超塑性变形断裂研究[期刊论文]-航空材料学报 1997(2)6.赵慧杰.何松.耿洪滨真空热循环作用下LF6合金焊接接头的拉伸性能和微观组织[期刊论文]-焊接学报 2004(1)7.赵月红.林乐耘不同加工及表面处理状态LF6铝镁合金的深海腐蚀行为 2001(1)8.王礼立.胡时胜铝合金LF6R和纯铝L4R在高应变率下的动态应力应变关系 1986(2)9.管公顺.庞宝君.迟润强.哈跃.朱耀单层5A06铝合金板高速撞击实验研究[期刊论文]-实验力学 2006(2)10.吴大方.宋昊.李永亭.晏震乾铝-镁合金5A06在瞬态热冲击条件下的力学性能研究[期刊论文]-实验力学2006(5)11.Johnson G R.Cook W H A constitutive model and data for metals subjected to large strains,high strain rates and high temperatures 19831.学位论文闫晓鹏混凝土静态和动态力学性能的实验研究2004该文主要对混凝土的静态和动态力学性能进行了实验研究.首先对混凝土在不同应变率条件下的材料特性研究的进展作了综述,简要介绍了混凝土静态劈裂拉伸实验原理,在此基础上,借助于有限元程序LS-DYNA对混凝土动态劈裂拉伸的实验过程进行了数值模拟,观察了试件中应力分布及变化,验证了动力实验的有效性,为进一步改进实验方法提供了数值模拟结果;并对混凝土进行了静态劈裂拉伸实验、静态压缩实验和弹性模量的测定,为混凝土的动态力学性能研究做了前期的准备工作;其次,该文做了大量的混凝土动态力学性能实验,主要研究了应变率对混凝土动态压缩力学性能和动态拉伸力学性能的影响,初步探讨了在动态劈裂拉伸实验中混凝土圆柱体平面的裂纹扩展顺序与速度.结果显示:随着冲击杆撞击速度的提高,试件中应变率的增大,混凝土的动态抗拉强度和动态抗压强度都相应地有不同比例的增加;同时在实验的基础上,总结了应变率对混凝土抗拉和抗压强度的影响.无论是抗拉强度还是抗压强度,在相应的应变率超过一定值后都会有一个较大比例的增加,也就是存在一个临界应变率.抗拉强度的临界应变率大约是2s<'-1>;抗压强度的临界应变率大约是40s<'-1>.并且当超过各自的临界应变率后,抗拉强度比抗压强度的增加比例要大得多.2.期刊论文吕剑.何颖波.田常津.张方举.陈成军.邓宏见.L(U) Jian.HE Ying-bo.TIAN Chang-jin.ZHANG Fang-ju.CHEN Cheng-jun.DENG Hong-jian泰勒杆实验对材料动态本构参数的确认和优化确定-爆炸与冲击2006,26(4)通过实验数据和数值模拟结果的对比,研究了泰勒杆实验在材料动态本构关系参数确认和优化方面的应用.以Johnson-Cook模型描述的oxygen-free high-conductivity(OFHC)copper材料为例进行了具体说明,并对实验中的部分不确定因素进行了分析.结果表明,利用该方法对材料本构模型参数进行确认和优化确定是合理的.3.学位论文吕剑泰勒杆实验对材料动态本构参数的确认和优化确定2005本文以材料动态力学性能研究为背景，对泰勒杆实验在材料动态本构模型参数确认和确定方面的应用加以了研究，通过试验数据和数值模拟结果相对比的过程，提出了一种确认并优化确定材料动态本构参数的方法。
该方法以确认性理论为依据，结合本文提出的测点平均偏差判据和Lenvenberg-Marquardt形式的非线性最小二乘优化算法，最后通过程序设计并编程实现；方法中的对比过程是由自主开发的程序与非线性动力学分析软件LS-DYNA间的数据交互实现的；方法中涉及到确认性实验的开展和相关有限元数值模拟工作。
文中以Johnson-Cook模型描述的OFHC(oxygen-freehigh-conductivitycopper)材料为例，对文献中给出的材料参数初值开展了具体的模型参数确认和优化确定工作，并得出了一组优化确定后的模型参数。
利用优化后的模型参数，本文对不同撞击速度、不同长径比的OFHC材料泰勒杆实验外形结果进行了比较，结果吻合较好。
针对泰勒杆实验中一些影响确认和优化确定结果的不确定因素，本文进行了相关的不确定度分析，主要分析对象有速度测量误差、撞靶姿态控制偏差和外形测量误差等。
其分析结果给出了这些因素引起的实验结果不确定度的相对大小，也表明了将泰勒杆实验作为材料动态本构模型参数的确认性试验是合理的。
4.期刊论文王礼立.董新龙.孙紫建.WANG Li-li.DONG Xin-long.SUN Zi-jian高应变率下计及损伤演化的材料动态本构行为-爆炸与冲击2006,26(3)材料在高速变形过程中常常伴有不同形式的内部缺陷或微损伤的演化.大量的实验观察表明,损伤演化同时依赖于应变、应变率和温度,而且高应变率和低温之间有某种等价性.由此基于热激活机制,提出了同时依赖于应变率和应变的微损伤演化律,及相应的计及损伤弱化效应的率型本构关系.以聚丙烯/尼龙(PP/PA)共混高聚物为例,具体研究了其计及损伤演化的ZWT本构关系,并区分其率相关的本构响应及率相关的损伤演化响应.5.期刊论文彭建祥.李英雷.李大红纯钽动态本构关系的实验研究-爆炸与冲击2003,23(2)利用材料试验机和分离式霍布金森压杆实验装置测量了纯钽在较宽温度(-100～550℃)和应变率(10-5～103 s-1)范围内的应力-应变曲线,该曲线表明钽的流动应力对温度和应变率都很敏感.利用所测得的应力-应变曲线拟合了钽在不同应变率和不同温度下的Johnson-Cook与Zerilli-Armstrong本构方程,Zerilli-Armstrong本构方程与实验数据基本吻合,Johnson-Cook本构方程与实验数据吻合得不太好.对Johnson-Cook本构方程中的应变率强化项作了修正,修正后的Johnson-Cook本构方程与实验数据吻合比修正前的好.6.学位论文袁国政无铅焊料对电子封装芯片动态可靠性影响的研究2007随着信息时代的到来，电子工业得到了迅猛发展，电子产业已成为最引人注目和最具发展潜力的产业之一，电子产业的发展也带动了与之密切相关的电子封装业的发展，其重要性越来越突出。
目前电子封装领域中的研究主要集中在对封装件的热湿应力的静力学问题的研究，而对焊点的动力破坏行为缺乏系统的研究。
由冲击、跌落等动态因素引起的焊点破坏进而导致的器件破坏在电子封装芯片的破坏中占有很大的比例(20％)，因此对封装芯片在高应变率下的动力破坏的研究是十分必要的。
本文的工作包括对两种不同成份的无铅焊料的动态压缩力学行为的实验研究、由实验数据拟合得到与应变率相关的材料本构关系，初步探讨了无铅焊料和含铅焊料对应的焊点动力破坏特性。
论文主要包括以下内容：1．使用Hopkinson压杆实验技术，获得了这三种焊料在500s<'-1>～2000s<'-1>应变率下的应力应变关系曲线。
2．基于Cowper-Symonds模型，以实验数据为基础，拟合得到了三种材料的两个粘性参数c和 p，进而得到了三种焊材屈服应力随应变率的变化关系。
3．利用已有的材料弹性模量、静态屈服极限以及前面得到的粘性材料参数，使用LS_DYNA有限元程序模拟SHPB实验过程，获得了材料的强化模量及泊松比。
结合材料的静态应力应变关系，给出了应变率相关的材料动态本构关系。
4．使用所得到的焊料基本力学性能和动态本构关系，对一个简化的BGA封装模型的跌落过程进行了有限元数值模拟，比较不同焊料在跌落中所表现的差异，对焊料在冲击载荷作用下的破坏模式进行分析和探讨，为以后进行的焊点疲劳寿命估计和焊点形态优化设计提供依据。
7.期刊论文商霖.宁建国.孙远翔.SHANG Lin.NING Jianguo.Sun Yuanxiang强冲击载荷作用下钢筋混凝土本构关系的研究-固体力学学报2005,26(2)基于复合材料细观思想,通过研究钢筋混凝土代表性体积单元,提出了理想情况下钢筋混凝土本构关系可由混凝土材料粘弹性本构关系与一个依赖于增强钢筋材料特性的常量G的乘积确定的思想;假设损伤只发生在混凝土材料内部,并给出了一般的损伤演化方程.由此得到了单向加筋、正交双向加筋和正交三向加筋混凝土的损伤型动态本构关系.数值拟合表明,理论预示曲线与试验结果曲线吻合良好.8.学位论文郑向锋非线性杆中的孤波和混沌运动2004目前在固体力学领域内,对于几何或物理非线性诱发的分叉、混沌问题研究较多,非线性动力系统分叉和混沌运动的研究已逐渐成为固体力学学科的前沿课题,但对非线性波传播问题的研究则很少涉及,特别是近十年来,未见相关报道.该文的研究工作主要涉及混沌和孤波,包括以下几个方面的内容:1.对固体力学领域中的混沌和孤波的研究现状及研究方法进行了总结和评述,指出了其中一些值得注意的问题,并对今后的工作进行了展望.2.计及物理非线性,考虑了更加复杂的三次非线性弹性本构关系,研究了一维无限长杆在拉伸突加荷载作用下的应变孤波,导出了KdV-mKdV组合方程,并采用修正的完全近似法,获得了非线性弹性杆中的应变孤波,并对其进行了数值分析,揭示了复杂非线性动力系统中孤波传播的本质和规律.3.计及几何非线性,纠正了前人研究非线性梁时前后一致的截断,并重点就非线性梁动力系统中五次方项对动力行为的影响做了分析.采用Melnikov函数法建立了发生混沌的临界条件,对系统通向混沌的道路作了分析,并对其进行了大量的数值计算.4.非线性弹塑性系统的混沌运动,由于必须考虑加卸载的影响,在某些情况下还必须使用动态本构关系,使问题变得极为复杂,具有很大难度.在该文中,仅以一个弹塑性倒摆为研究对象,建立了弹塑性系统的动力学方程,并试图通过对该系统混沌运动的研究,展示弹塑性系统混沌运动的一些特点.9.期刊论文宁建国.卢静涵.姜芳.孙远翔.NING Jian-guo.LU Jing-han.JIANG Fang.SUN Yuan-xiang一类钢筋混凝土材料的动态力学性能研究-兵工学报2008,29(9)利用一级轻气炮对钢筋混凝土靶板进行冲击压缩实验研究,采用Lagrange分析方法对实验数据进行处理,得到流场中各力学量的分布规律.实验结果表明在配筋率较低的情况下,钢筋的加入对混凝土的动态压缩性能改善不明显.但是随着配筋比率的提高,钢筋混凝土的动态压缩强度及延性均有较明显的提高.因此认为钢筋混凝土的动态性能是钢筋的强化作用和其引入所带来的混凝土内部的初始损伤共同作用的结果.基于该实验现象和前人的工作,给出了钢筋混凝土的损伤型动态本构关系,理论预测曲线与实验结果吻合良好.10.会议论文谢若泽.张方举.田常津.富裕.邓志方高温高率下LY12铝的动态压缩力学性能研究2005高应变率和高温条件下材料动态本构关系的研究是当前固体力学和材料科学中的前沿方向之一.利用配备自动组装系统和高温加热系统的φ5mm 直径的Hopkinson 压杆,对不同温度不同应变率下LY12 铝的动态压缩力学性能进行了研究.实验中采用了波形整形技术,有效地消除了入射波的高频振荡.实验结果表明:当实验温度低于200℃时,温度影响比较小,而高于200℃时,温度软化效应十分明显,随着温度的升高,流变应力逐步降低; LY12 接近于线性硬化材料,随着温度的升高,硬化模量逐步降低;在103 s-1 到1×104 s-1 应变率范围内,LY12 的动态力学性能应变率不敏感;小直径SHPB 系统的组装接触时间可控制在101 ms 量级以内.本文链接：/Periodical_bzycj200903014.aspx下载时间：2010年5月11日。