經(jīng)退火處理的LY12鋁在強(qiáng)動載荷下的剪切模量和屈服強(qiáng)度.pdf

1、剪切模量和屈服強(qiáng)度隨動態(tài)加載應(yīng)力變化的實驗數(shù)據(jù)對材料本構(gòu)關(guān)系研究是十分重要的。本文較系統(tǒng)地闡述了雙屈服面方法(又稱Asay-Chhabildas方法，下稱AC方法)測量材料強(qiáng)動載荷下屈服強(qiáng)度的基本原理、實驗技術(shù)和數(shù)據(jù)處理與分析方法。本工作利用AC方法測量了經(jīng)退火處理的LY12鋁在強(qiáng)動載荷下的屈服強(qiáng)度。同時利用實驗得到的高壓聲速數(shù)據(jù)，計算了經(jīng)退火處理的LY12鋁的剪切模量。通過本文工作，改進(jìn)了AC方法測量材料動態(tài)屈服強(qiáng)度的實驗技術(shù)和數(shù)據(jù)處

2、理方法，加深了對該方法的認(rèn)識，主要體現(xiàn)在以下幾個方面： (1)在實驗設(shè)計中，把加載-卸載實驗的裝置改為單飛片和單樣品，這不僅可以滿足實驗的物理設(shè)計，同時簡化了波系作用，減少了聲速測量不確定度的引入因素。在數(shù)據(jù)處理中，發(fā)現(xiàn)由Lagrange聲速和工程應(yīng)變關(guān)系曲線外推求預(yù)沖擊狀態(tài)的體積聲速容易引入較大的不確定度，而通過Lagrange聲速和粒子速度關(guān)系曲線可以清晰得到塑性卸載起始點，也可以外推得到更為確定的體積聲速。 (2)

3、通過加載-卸載實驗得到了4個不同加載應(yīng)力下的高壓聲速和剪切模量數(shù)據(jù)。與俞宇穎提供的未經(jīng)退火的LY12鋁結(jié)果比較，發(fā)現(xiàn)退火處理對高壓聲速和剪切模量無顯著影響，但其卸載剪應(yīng)力(τ0+τC)要明顯小于未經(jīng)退火的LY12鋁。結(jié)合文獻(xiàn)發(fā)表的高壓聲速數(shù)據(jù)，擬合得到了Euler縱波聲速(Cl)與軸向應(yīng)力(σx)之間的近似關(guān)系：Cl=-3.117×10-4σx2+0.075σx+7.042。Euler體積聲速與常用計算方法得到的計算值較為一致。通過比較

4、鋁的剪切模量測量結(jié)果和Steinberg-Cochran-Guinan(SCG)模型、修正后的SCG模型和有限應(yīng)變理論三種剪切模量計算方法后發(fā)現(xiàn)，在實驗壓力范圍內(nèi)，修正后的SCG模型和實驗結(jié)果較為一致，而SCG模型和有限應(yīng)變理論只在較低壓力段較為一致，在樣品發(fā)生高溫軟化后與實驗結(jié)果偏離比較顯著。 (3)在同一沖擊壓力下進(jìn)行了TC4/LY12Al組合飛片撞擊LY12Al單臺階和雙臺階樣品的對比實驗。結(jié)果表明采用單臺階樣品并近似再加

5、載為等熵過程以求解再加載狀態(tài)的簡化做法是不合理的，測量材料的再加載狀態(tài)歷史應(yīng)采用雙臺階樣品。 (4)根據(jù)測量得到的加載-再加載和加載-卸載數(shù)據(jù)，得到了LY12鋁在沖擊應(yīng)力為20.0GPa下的屈服強(qiáng)度和剪應(yīng)力，采用圖解法和積分法得到的結(jié)果是一致的。利用得到的剪應(yīng)力將沖擊應(yīng)力修正到了相應(yīng)的靜水壓力。由于較高加載應(yīng)力條件下組合飛片脫開問題無望在短時間內(nèi)能得到解決，未得到更高加載應(yīng)力下的屈服強(qiáng)度數(shù)據(jù)，因而也未能對該Hugoniot線進(jìn)行