基于SHPB試驗及仿真的鈦合金切削數(shù)值模擬研究.pdf

1、鈦合金(Ti-6Al-4V)以其比強度高、耐氧化性好、耐腐蝕性好等特點被廣泛應(yīng)用于航空、航天、化工、機械等眾多領(lǐng)域，然而鈦合金的難切削加工性極大地制約了它的進一步推廣應(yīng)用。因此，研究適合鈦合金切削加工有限元仿真的準(zhǔn)確本構(gòu)模型參數(shù)，對鈦合金加工具有重要的指導(dǎo)作用，對提高航空工業(yè)的制造水平具有積極的意義。
　　本文首先完成了鈦合金Ti-6Al-4V的金相觀測以充分了解材料的微觀顯微結(jié)構(gòu)。為了獲得Ti-6Al-4V在寬溫度域、寬應(yīng)變率域

2、范圍的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，設(shè)計了20℃~700℃、2500 s-1~10000s-1條件的SHPB試驗。結(jié)合SHPB試驗結(jié)果來分析應(yīng)變、應(yīng)變率及溫度對流動應(yīng)力的影響規(guī)律，并利用遺傳算法優(yōu)化擬合出Ti-6Al-4V的J-C模型參數(shù)。
　　采用SHPB試驗擬合獲得的J-C模型參數(shù)對鈦合金Ti-6Al-4V進行SHPB試驗有限元仿真，結(jié)合試驗結(jié)果對仿真結(jié)果進行應(yīng)變率、流動應(yīng)力、試樣剪切形貌驗證。驗證結(jié)果顯示試驗與仿真中的應(yīng)變率、流動應(yīng)力、試樣

3、剪切形貌較好吻合，說明本文獲得的J-C模型參數(shù)能夠準(zhǔn)確地預(yù)測SHPB試驗條件的材料力學(xué)行為。
　　采用SHPB試驗擬合而得的J-C模型參數(shù)對鈦合金正交切削過程進行有限元仿真。同時,根據(jù)仿真結(jié)果所預(yù)測的切削速度與塑性應(yīng)變率之間的關(guān)系來設(shè)計鈦合金正交切削試驗，并利用切削試驗結(jié)果分析切削速度對切削力、切屑形態(tài)的影響規(guī)律。此外，將切削區(qū)域塑性應(yīng)變率在10000s-1范圍內(nèi)切削條件下的仿真結(jié)果與試驗結(jié)果進行對比，發(fā)現(xiàn)吻合度較好，說明該組J-