基于Johnson_Cook模型的TC16钛合金动态本构关系

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1、第18卷第3期中国有色金属学报2008年3月Vol.18No.3TheChineseJournalofNonferrousMetalsMar.2008文章编号：1004-0609(2008)03-0505-06基于Johnson-Cook模型的TC16钛合金动态本构关系杨扬，曾毅，汪冰峰(中南大学材料科学与工程学院，长沙410083)摘要：利用Instron液压实验机和分离式Hopkinson压杆动态加载实验，在温度为298~773K、应变率为0.001~15550/s范围内得到TC16钛合金的准静态拉伸及动态压缩条件下的真应力—真应变曲线，并基于Johnson-Cook模型对

2、其进行拟合分析。提出拟合Johnson-Cook方程的简便方法：即引入材料应力—应变曲线发展趋势项，避免对5材料绝热温升的估算。结果表明：真应力随应变速率的增加而增加，随温度的增加而降低；当应变速率为10/s及温度高于673K时，材料此时的真应力低于准静态下的真应力；获得TC16动态本构关系，能较好地预测TC16钛合金的流变应力。关键词：TC16钛合金；动态本构关系；Hopkinson压杆试验；应变速率；温度中图分类号：TG113.2文献标识码：ADynamicconstitutiverelationshipofTC16titaniumalloybasedonJohnson-C

3、ookmodelYANGYang,ZENGYi,WANGBing-feng(SchoolofMaterialsScienceandEngineering,CentralSouthUniversity,Changsha410083,China)Abstract:Thetruestress—truestraincurvesofTi-3%Al-5%Mo-4.5%Valloywithawiderangeofstrainrateswereinvestigatedunderuniaxialquasi-statictensionanduniaxialdynamiccompressionres

4、pectivelywithInstron8032testmachineandthesplitHopkinsonbar.Anewmethodincorporatingthestress—straincurveofTi-3%Al-5%Mo-4.5%ValloywasproposedfordeterminingtheparametersbasedonJohnson-Cookmodeleasilyandavoidingtheestimationofadiabatictemperaturerising.TheJohnson-Cookdynamicconstitutiverelations

5、hipforTi-3%Al-5%Mo-4.5%Valloywasobtained.Theresultsshowthatthetruestressincreaseswithincreasingstrainrate,whiledecreaseswithincreasing5temperature.Undertheconditionofhighstrainrateof10/sandtemperatureabove673K,thetruestressisevenlessthanthatunderquasi-staticcondition.Goodagreementisobtainedb

6、etweenthemodelpredictionandtheexperimentalstress—straincurvesforTi-3%Al-5%Mo-4.5%Valloyunderbothquasi-staticanddynamicloadings.Keywords:TC16;dynamicconstitutiverelationship;SHPB;strainrate;temperatureTC16合金是俄罗斯航空材料研究院首先开发的的变化规律，即本构关系，体现了在动态加载过程中一种新型钛合金(BT16)，属于高强度钛合金。该合金材料对热力参数的动态响应，是利用有限元对材

7、料的[5−6]具有良好的力学性能和工艺性能，如热变形性、焊接塑性变形过程进行数值模拟的重要基础。现在关于[7−10]性、切削加工性和抗蚀性，可加工成棒材、型材、板应变率和温度对几种主要钛合金的塑性流动行为[1−2]材、锻件、模锻件等半成品供应，且在航空航天等影响的研究较多，而对TC16塑性流动行为的研究却罕[3−4]军工领域得到广泛应用。见报道。当材料高速变形时，可看作为绝热过程，材金属流变应力随变形温度、变形程度和应变速率料的绝热温升已成为影响材料本构关系的重要因素，基金项目：国家自然科学