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基于应力三轴度的TA18钛合金损伤失效研究

张天文 王莹 李伟 江健 彭力 于辉

张天文, 王莹, 李伟, 江健, 彭力, 于辉. 基于应力三轴度的TA18钛合金损伤失效研究[J]. 钢铁钒钛, 2021, 42(6): 206-212. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.06.030
引用本文: 张天文, 王莹, 李伟, 江健, 彭力, 于辉. 基于应力三轴度的TA18钛合金损伤失效研究[J]. 钢铁钒钛, 2021, 42(6): 206-212. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.06.030
Zhang Tianwen, Wang Ying, Li Wei, Jiang Jian, Peng Li, Yu Hui. Research on damage failure of TA18 titanium alloy based on stress triaxiality[J]. IRON STEEL VANADIUM TITANIUM, 2021, 42(6): 206-212. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.06.030
Citation: Zhang Tianwen, Wang Ying, Li Wei, Jiang Jian, Peng Li, Yu Hui. Research on damage failure of TA18 titanium alloy based on stress triaxiality[J]. IRON STEEL VANADIUM TITANIUM, 2021, 42(6): 206-212. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.06.030

基于应力三轴度的TA18钛合金损伤失效研究

doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.06.030
基金项目: 河北省自然科学基金(E202103237);中央引导地方科技发展资金项目(216 Z1002 G)。
详细信息
    作者简介:

    于辉(1974—),男,山东泰安人,教授,博士研究生导师,通讯作者,主要从事塑性材料成形研究,E-mail:yuhui@ysu.edu.cn

  • 中图分类号: TF823,TG115.5

Research on damage failure of TA18 titanium alloy based on stress triaxiality

  • 摘要: 对TA18钛合金材料设计不同缺口尺寸的拉伸试样,进行不同应力状态下的室温拉伸试验及断口形貌观察,通过试验和数值计算结合的方法研究TA18钛合金的韧性断裂特性,分析了应力状态对微观断裂机制的影响规律。利用Bridgman正向计算法修正颈缩失稳后的应力数据,建立了TA18钛合金的Johnson-Cook(J-C)本构模型,计算了拉伸试样的平均应力三轴度和断裂应变,回归确定了TA18钛合金损伤失效模型。结果表明:不同应力状态下的TA18钛合金断裂应变各不相同,断裂应变随着应力三轴度的增大而减小,断口韧窝尺寸与应力三轴度呈正相关关系,所建立的损伤失效模型能够描述该材料的断裂特性。
  • 图  1  试样尺寸示意(单位:mm)

    Figure  1.  Schematic diagram of specimen size

    图  2  拉伸断裂试验

    Figure  2.  Tensile fracture test

    图  3  位移-载荷曲线

    Figure  3.  Displacement-load curve

    图  4  试件宏观断口形貌

    试样:(a) SRB; (b) NR1; (c) NR2; (d) NR3

    Figure  4.  Macroscopic fracture morphology of specimens

    图  5  试件微观断口形貌

    试样: (a) SRB; (b) NR1; (c) NR2; (d) NR3

    Figure  5.  Microscopic fracture morphology of the specimen

    图  6  拉伸试样有限元模型

    Figure  6.  Finite element model of tensile specimen

    图  7  真应力-应变曲线修正

    Figure  7.  Correction of true stress-strain curve

    图  8  位移-载荷的模拟值与试验结果比较

    Figure  8.  Comparison of simulated and experimental results of displacement-load

    图  9  不同缺口试样应力三轴度分布规律

    Figure  9.  The triaxiality distribution law of cross-sectional stress for different notched specimens

    图  10  位移-载荷的模拟曲线与试验曲线比较

    Figure  10.  Comparison of simulated and experimental carve of displacement-load

    图  11  有限元模拟与试验结果对比

    Figure  11.  Comparison of finite element simulated and experimental results

    表  1  TA18钛合金的化学成分

    Table  1.   Chemical composition of TA18 titanium alloy %

    AlVFeCNOHTi
    2.752.50.250.080.050.120.015余量
    下载: 导出CSV

    表  2  不同试样的断裂参数

    Table  2.   Fracture parameters of different samples

    缺口半径/
    mm
    初始直径/
    mm
    断裂应变
    εf
    断裂直径/
    mm
    应力三轴度
    初始值最终值平均值
    14.200.4523.350.6701.3301.136
    24.150.5203.20.6281.1521.047
    34.100.6253.00.5961.0300.941
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-11-09
  • 录用日期:  2021-11-19
  • 刊出日期:  2021-12-31

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