GH4169高温合金高应变率本构关系试验研究

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1、航空学报ActaAerOnauticaetAstronauticaSinicaApr．252013Vol34No．4946-953ISSN1000．6893ON11-1929／Vhttp：Hhkxb．buaa．edu．cnhkxb@buaa．eduCRGH4169高温合金高应变率本构关系试验研究王涛。，陈国定，巨江涛西北工业大学机电学院，陕西西安710072摘要：基于高应变率下GH4169高温合金的本构关系是采用有限元法对GH4169高温合金进行切削加工数值分析研究的基础。本文针对GH4169高温合金

2、，通过试验对其在温度为室温至1000℃、应变率为200010000s。的范围内的本构关系进行了研究。研究发现高应变率下GH4169高温合金的流动应力与塑性应变关系接近线性关系，同时温度影响着高应变率下应变率对本构关系的影响程度及方式。根据GH4169合金流动应力曲线的特点，对Johnson—Cook本构模型进行修正。基于试验结果，通过数据拟合确定了对应高应变率GH4169高温合金的材料常数，建立了描述GH4169高温合金高应变率下的本构模型，为切削加工有限元数值分析提供了理论基础，并为相关类似研究提供

3、了思路。关键词：本构关系；流动应力；高应变率；GH4169；高温合金中图分类号：V252；THl40．7文献标识码：A文章编号：1000—6893(2013)04—0946—08GH4169高温合金在常温与高温下都具有良好的机械性能、抗氧化性能和抗腐蚀性能，在航空制造领域中有着重要的应用价值，广泛用于制造涡轮盘、叶片、轴和机匣等口。3]。作为一种难加工合金材料，切削工艺对GH4169高温合金零件的表面完整性具有重要的影响。因此，开展GH4169高温合金加工工艺研究，借以改善零件表面完整性和疲劳强度，是

4、十分重要并受到极大关注的工作。对GH4169高温合金切削加工进行研究，除试验方法外，基于有限元技术的切削加工数值分析方法也已成为重要研究手段，并与试验方法相辅相成。采用数值分析对GH4169高温合金的切削加工进行研究的重要基础工作之一便是对材料本构关系的研究。目前有关GH4169高温合金(类似于美国Inconel718合金)的本构关系，国内外有不少学者开展了相关的研究[3。11

5、。其中Thomasa等在温度为900～1080℃和应变率÷为0．0005～0．1S_1的范围内建立了Inconel718合金

6、材料的双曲正弦本构模型[43；李淼泉等在温度1203～1323K和应变率￡为0．1～50S．1的范围内，建立了GH4169高温合金的流动应力模糊神经网络计算模型[7_8]；魏洪亮等通过准静态单调拉伸、对称循环和非对称循环试验研究了GH4169高温合金的本构关系，采用修正的Chaboche粘塑性理论，结合非线性优化算法建立了本构关系[1⋯。上述研究工作虽都涉及GH4169高温合金的本构关系，但多是在高温，中、低应变率条件下开展的材料本构关系研究，其构造本构模型的工况与涉及高应变率的切削加工工况相差甚远，

7、同时在高应变率下GH4169高温合金的本构关系研究鲜见报道，因此开展GH4169高温合金高应变率下本构关系研究是很有必要的。收稿日期：2012．04—06；退修El期：2012—05—29；录用El期：2012—07—17；网络出版时间：2012-08—1608：59网络出版地址：WWW．cnkinet／kcms／detail／11．1929V20120816．0859004html*通讯作者．Tel．：029—88493929E—mail：wangt0415@126．COrn戤用格式lWangT，C

8、henGD，JuJTExperimentalstudyofconstitutiverelationshipofsuperalloyGH4169underhighstrainratesActaAeronauticaetAstronauticaSinica，2013．34(4)：946．953I涛．陈国定．巨江涛iGH4169高温合金高应变率本构关系试验研究．航空学报，2013，34(4)：946—953王涛等：GH4169高温合金高应变率本构关系试验研究本文以霍普金森杆(SHPB)试验装置为研究平台，在

9、温度为室温～1000℃和应变率；为200010000S-1范围内开展GH4169高温合金高应变率下本构关系试验，获得了GH4169高温合金在高应变率下的流动应力曲线。为了进行对比，同时采用Oleeble热模拟试验机对GH4169高温合金进行了温度为室温～1000℃的低、中应变率流动应力测量试验。根据实验结果分析了高应变率下GH4169高温合金的流动应力曲线的特点，以及温度和应变率对其本构关系的影响规律，并拟合了描述GH4169高温合金在高应变率下本构关系