兵工学报 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (3): 629-637.doi: 10.12382/bgxb.2022.0585
乔扬1, 赵至诚1, 谢晶1,2,3,*(), 陈鹏万1,2,3
收稿日期:
2022-06-30
上线日期:
2022-08-28
通讯作者:
基金资助:
QIAO Yang1, ZHAO Zhicheng1, XIE Jing1,2,3,*(), CHEN Pengwan1,2,3
Received:
2022-06-30
Online:
2022-08-28
摘要:
为探究增材制造金属蜂窝结构在防护领域的潜在应用,采用激光选区融化(SLM) 技术制备钛合金蜂窝试样,进行单轴面内压缩力学实验,在平台段出现了周期压溃卸载现象,这不同于传统的塑性/脆性材料蜂窝平台段特征;结合数字摄像机和扫描电子显微镜,分析结构变形模式与断口破坏机理;基于参数化有限元数值分析,研究壁厚对蜂窝结构压溃卸载的影响规律。研究结果表明:SLM技术制备的钛合金蜂窝试样打印精度高,力学性能差异小;钛合金蜂窝结构面内受压时,结构剪切带区域蜂窝边连接处断裂造成结构应力-应变曲线周期性压溃卸载;破坏处断口可观察到明显的韧窝,呈现明显的塑性破坏形貌;壁厚减薄可以有效增大破坏时蜂窝短边的旋转角度,降低最小弯曲半径,从而显著改善压溃卸载现象,提升结构承载稳定性。
乔扬, 赵至诚, 谢晶, 陈鹏万. SLM钛合金蜂窝结构的面内压缩力学行为[J]. 兵工学报, 2023, 44(3): 629-637.
QIAO Yang, ZHAO Zhicheng, XIE Jing, CHEN Pengwan. In-plane Compressive Mechanical Behavior of SLM Titanium Alloy Honeycomb Structure[J]. Acta Armamentarii, 2023, 44(3): 629-637.
Al | V | C | Fe | O | N | H |
---|---|---|---|---|---|---|
5.5~6.75 | 3.5-4.5 | 0.08 | 0.3 | 0.2 | 0.05 | 0.015 |
表1 元素质量分数
Table 1 Element mass fraction %
Al | V | C | Fe | O | N | H |
---|---|---|---|---|---|---|
5.5~6.75 | 3.5-4.5 | 0.08 | 0.3 | 0.2 | 0.05 | 0.015 |
高/mm | 宽/mm | 厚/mm | 横截面积/mm2 |
---|---|---|---|
50±0.06 | 44.7±0.04 | 9.5±0.08 | 424.65±4 |
表2 蜂窝试样尺寸
Table 2 Honeycomb specimen size
高/mm | 宽/mm | 厚/mm | 横截面积/mm2 |
---|---|---|---|
50±0.06 | 44.7±0.04 | 9.5±0.08 | 424.65±4 |
参数 | 数值 | 参数 | 数值 |
---|---|---|---|
杨氏模量E/GPa | 109.778 | D1 | -0.09 |
泊松比μ | 0.31 | D2 | 0.27 |
密度ρ/(kg·m-3) | 4 428 | D3 | 0.48 |
A/MPa | 862 | D4 | 0.014 |
B/MPa | 331 | D5 | 3.87 |
n | 0.34 | Tr/K | 293 |
$\dot{\varepsilon}_0$/s-1 | 1 | Tm/K | 1 189 |
C | 0.012 | ||
m | 0.8 |
表3 钛合金材料模型参数[21]
Table 3 Titanium alloy material model parameters[21]
参数 | 数值 | 参数 | 数值 |
---|---|---|---|
杨氏模量E/GPa | 109.778 | D1 | -0.09 |
泊松比μ | 0.31 | D2 | 0.27 |
密度ρ/(kg·m-3) | 4 428 | D3 | 0.48 |
A/MPa | 862 | D4 | 0.014 |
B/MPa | 331 | D5 | 3.87 |
n | 0.34 | Tr/K | 293 |
$\dot{\varepsilon}_0$/s-1 | 1 | Tm/K | 1 189 |
C | 0.012 | ||
m | 0.8 |
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