几种铝合金材料动态力学性能测试

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1、第32卷第l期2014年2月中国民航大学学报JOURNALOFCIVⅡ。AVIATIONI仆TⅣERSITYOFCHINAV01．32No．1Februarv2014几种铝合金材料动态力学性能测试张正礼(上海飞机设计研究院，上海201210)摘要：为了研究飞机结构常用铝合金材料(包括2024、7050和6061)的动态力学性能，利用电子万能试验机和Hopkinson杆测试技术，在大范围应变率下，对这些材料的试件进行准静态和动态拉压试验，获取了这些材料的动态应力一应变曲线。通过对比实验结果，分析了这些材料的应变率敏感性，并根据住错理论对试验结果进行解释和探讨。结果表明：202

2、4和7050是应变率不敏感材料，甚至在高应变率下表现出软化现象，而6061是应变率敏感材料，在高应变率下表现出应变硬化现象。关键词：铝舍金；动态力学性能；Hopkinson杆；应变率；动态应力一应变曲线中图分类号：V250．3；0347文献标志码：A文章编号：1674—5590(2014)0l一0041—05TestingofdynamicmechaIlicalpropertyofseVeralal删n岫alloymaterialszHANGZkng■h(S危凹咖面舫℃呦Des泖删尺ese们^风觑te，S五耐反201210，∞iM)Abstract：Inordertores

3、earchdynamicmechanicalpmpenyofaircr蚯stmcturecommonaluminumalloymaterials(including2024，7050and6061)，universaltestingmachineandspl“HopkinsonpressuIebarareusedinlarge—scalestrainrate(10-4／s一1仃l／s)，quasi—staticanddynamic，tensionandcompressiontestings．Dynamicstress—straincurvesofthosematerials

4、areobtained．Stminratesensitivityisanalyzed．Theintdnsicmechanismisdiscussedaccordingtothedislocationmotiontheory．Theexperimentalresultsshowthat2024and7050havenostrainmtesensitivityand606lhasstrainratesensitivity．KeywordIs：aluminumalloy；dynamicmechanicspmperty；Hopkinsonpressurebar；strainmte；

5、dynamicstress—strainP¨rVPR鸟撞飞机是民用飞机安全飞行的一个威胁，并且鸟撞事故会造成航空公司的经济损失，仅2011年鸟击事件万架次率为2．572，鸟击事故征候万架次率为O．212，中国民航因鸟击造成损失约11332．8万元人民币fl】，因此需要对商用飞机进行抗鸟撞设计。由于真实结构的鸟撞问题是一个高度非线性的冲击动力学问题【2】，而从材料供应商处获取的材料参数是静态的，利用这些静态参数无法计算出飞机结构遭受鸟撞时的真实结果。国内外学者对钢、钛等金属的动态力学性能研究较多呻】，而对飞机结构铝合金材料动态力学性能研究较少。本文采用动静态结合的方式对202

6、4、7050和6061类型的铝合金，在不同应变率下的力学性能进行测试，获取这些材料的动态力学性能数据，根据测试结果分析了这几种常用飞机结构材料的动态力学性能，为民用飞机结构抗鸟撞设计提供可靠的数据。1实验部分1．1实验装置实验的测试装置有2种：电子万能试验机和Hop—kinson杆测试技术，电子万能实验机用于测试材料在准静态变形过程中的力学性能，Hopkinson杆测试技术用于测试材料在动态变形过程中的力学性能。电子万能试验机的装置附有球形承垫，球形承垫位于试件的下端。当试件端面略有不平时，球形承垫可以自动调节，使压力趋于均匀分布。在实验过程中，试样所受的载荷及压头的位移会

7、通过计算机记录并绘制成P一△￡关系曲线，P_△￡的定量关系不仅取决于材质并且受试件几何尺寸的影响，但可以通过式(1)和式(2)【9】转换为工程应力应变盯一s曲线收稿日期：2012一12—28；修回日期：2013一03—22作者简介：张正礼(198l一)，男，河南上蔡人，工程师，硕士，研究方向为飞机结构设计与强度分析一42一中国民航大学学报2014年2月工程应力工程应变盯：旦／4o。一丝c一￡o(1)(2)其中：A。和￡。分别代表初始条件下的面积和长度。盯一F曲线与P-△L曲线相似，但消除了几何尺寸的影响，因此，当材