經(jīng)退火處理的LY12鋁在強(qiáng)動(dòng)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(dòng)態(tài)加載應(yīng)力變化的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)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(chēng)Asay-Chhabildas方法，下稱(chēng)AC方法)測(cè)量材料強(qiáng)動(dòng)載荷下屈服強(qiáng)度的基本原理、實(shí)驗(yàn)技術(shù)和數(shù)據(jù)處理與分析方法。本工作利用AC方法測(cè)量了經(jīng)退火處理的LY12鋁在強(qiáng)動(dòng)載荷下的屈服強(qiáng)度。同時(shí)利用實(shí)驗(yàn)得到的高壓聲速數(shù)據(jù)，計(jì)算了經(jīng)退火處理的LY12鋁的剪切模量。通過(guò)本文工作，改進(jìn)了AC方法測(cè)量材料動(dòng)態(tài)屈服強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和數(shù)據(jù)處

2、理方法，加深了對(duì)該方法的認(rèn)識(shí)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： (1)在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，把加載-卸載實(shí)驗(yàn)的裝置改為單飛片和單樣品，這不僅可以滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)的物理設(shè)計(jì)，同時(shí)簡(jiǎn)化了波系作用，減少了聲速測(cè)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(xiàn)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(guò)Lagrange聲速和粒子速度關(guān)系曲線(xiàn)可以清晰得到塑性卸載起始點(diǎn)，也可以外推得到更為確定的體積聲速。 (2)

3、通過(guò)加載-卸載實(shí)驗(yàn)得到了4個(gè)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(duì)高壓聲速和剪切模量無(wú)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(jì)算方法得到的計(jì)算值較為一致。通過(guò)比較

4、鋁的剪切模量測(cè)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(jì)算方法后發(fā)現(xiàn)，在實(shí)驗(yàn)壓力范圍內(nèi)，修正后的SCG模型和實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(tái)階和雙臺(tái)階樣品的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明采用單臺(tái)階樣品并近似再加

5、載為等熵過(guò)程以求解再加載狀態(tài)的簡(jiǎn)化做法是不合理的，測(cè)量材料的再加載狀態(tài)歷史應(yīng)采用雙臺(tái)階樣品。 (4)根據(jù)測(cè)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(kāi)問(wèn)題無(wú)望在短時(shí)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(duì)該Hugoniot線(xiàn)進(jìn)行