TA2钛合金动态压缩试样中的绝热剪切破坏研究

doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2014.07.012

兵工学报 ›› 2014, Vol. 35 ›› Issue (7): 1016-1020.doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2014.07.012

TA2钛合金动态压缩试样中的绝热剪切破坏研究

董新龙，付应乾

(宁波大学机械工程与力学学院，浙江宁波 315211)

收稿日期:2013-08-23 修回日期:2013-08-23 上线日期:2014-09-05
作者简介:董新龙(1964—)男教授，博士
基金资助:
国家自然科学基金项目（11172144）；国家自然科学基金委员会-中国工程物理研究院联合基金项目（U1230122）；教育部博士点基金项目（20113305110004）

Experimental and Numerical Study of Adiabatic Shear Failure of TA2 Titanium Alloy under Dynamic Compression

DONG Xin-long， FU Ying-qian

（Faculty of Mechanical Engineering and Mechanics, Ningbo University, Ningbo 315211, Zhejiang, China)

Received:2013-08-23 Revised:2013-08-23 Online:2014-09-05

摘要/Abstract

摘要： 绝热剪切是金属材料高速变形破坏的重要形式之一，利用分离式霍普金森压杆（SHPB）技术对TA2钛合金的动态力学性能及绝热剪切破坏特性进行研究，实验得到了TA2钛合金动态应力-应变关系。对试样的绝热剪切带形成及发展进行了微观金相观察，结果显示：TA2钛合金动态压缩试样中产生的绝热剪切带呈对称的双圆锥形特征。进一步利用有限元方法对试样动态压缩及变形局域化过程进行了有限元数值分析，模拟结果与实验吻合较好。数值分析结果表明压缩试样表面摩擦对试样中绝热剪切带的形成与破坏特征有着重要影响。

关键词: 固体力学, 钛合金, 动态压缩, 绝热剪切带, 有限元

Abstract: Adiabatic shear is known to be a precursor to the failure of metals processed at high strain rate. The present study focuses on the adiabatic shear failure characteristic of TA2 titanium alloy under dynamic compression. The dynamic stress-strain behavior is tested by split Hopkinson pressure bar (SHPB), and adiabatic shear bands (ASBs) are investigated by means of optical microscopy. The metallographic analysis reveals that the ASBs pattern in specimen is symmetrical bi-conical. Furthermore, a comprehensive finite element analysis of shear localization of the deformed cylindrical specimens is carried out. The numerical simulations are in agreement with the experimental results, and the frictional force between the specimen and the Hopkinson bars significantly affects the evolution of shear localization.

Key words: solid mechanics, TA2 titanium alloy, dynamic compression, adiabatic shear band, finite element method

中图分类号:

O347.3

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Experimental and Numerical Study of Adiabatic Shear Failure of TA2 Titanium Alloy under Dynamic Compression

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