鈦合金超高應變率材料模型及其切削機理研究

《鈦合金超高應變率材料模型及其切削機理研究》是依託天津大學，由陳光擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：鈦合金超高應變率材料模型及其切削機理研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：陳光
• 依託單位：天津大學

項目摘要

鈦合金以其優異的綜合性能被廣泛套用於航空航天等領域。數值模擬作為一種經濟、成熟的建模方法，在鈦合金切削仿真中發揮著越來越重要的作用。目前仿真結果的精度主要依賴材料本構模型及其參數，現有本構模型參數的獲取條件存在著很大的不足，獲取其參數的力學試驗的應變率條件沒有覆蓋切削加工全域，如鈦合金剪下區的應變率條件超出材料本構模型參數獲取條件約100倍，這種差異已成為影響其仿真結果精度的關鍵問題。本項目根據材料變形屬性，突破現有的力學試驗應變率條件的限制，通過變應變率條件下SHPB數值模擬及切削試驗，採用遞推的方法，將仿真模型中材料參數由高應變率（100-10000s-1）條件逐步提高到超高應變率（10000-1000000s-1）範圍。獲得切削加工全域條件下的材料模型參數，從根本上消除參數獲取力學試驗條件與切削條件之間的差異。從本質上提高鈦合金切削仿真結果的精度，推動切削加工數值模擬技術的工業套用。

結題摘要

本項目圍繞鈦合金切削加工變形屬性，對切削高應變率、高溫條件下的塑性、失效材料模型及切削機理展開研究。通過覆蓋高應變率條件下的力學壓縮實驗，研究了鈦合金在接近切削主剪下區高應變率、高溫條件下的材料變形流動應力，並對材料變形過程中的微觀結構的變化進行了研究，建立了溫度相關的應變強化塑性模型。針對鈦合金切削過程，揭示了切削超高應變率條件下的塑性和失效變形行為，提出了完整預測切削變形過程材料流動應力的方法，並採用有限元二次開發對鈦合金切削過程進行了仿真，並通過切削實驗驗證。結合SHPB仿真及鈦合金切削加工實驗，研究了應變率對鈦合金切削變形屬性及切削機理的影響。完成了申請書中擬定的相關研究內容。研究成果可以為鈦合金以等難加工材料的切削仿真提供可靠的流動應力建模方法，對研究鈦合金切削機理及切削工藝參數最佳化具有重要的意義。