温度对高强高韧铝合金动态拉伸力学性能的影响研究【开题报告】

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1、毕业论文开题报告工程力学温度对高强高韧铝合金动态拉伸力学性能的影响研究一、选题的背景与意义近20年来，随着高强铝合金应用的扩大，特别是航天航空技术的发展，对其性能的要求也越来越高。尽管有各种新型的材料不断出现，但是高强高韧铝合金具有比强度高，加工性能好，价格低廉的突出性能优点，铝合金材料在航天航空领域有着重要的应用背景。铝合金的力学性能当前已有很多研究。2000年，陈鼎等[1]阐述了铝合金在低温下的力学性能随着温度的变化规律，分析其力学性能的变化规律的机理，同时对极低温下某些铝合金的锯齿现象，特征，形成机理以及力学性能的影

2、响作出了说明。2002年，刘继华[2]对实效和回归处理对7075铝合金力学及腐蚀性能的影响进行研究得到7075铝合金的强度，硬度和SCC敏感性与时效温度有着密切的关系。同一年，李红英[3]对高强高韧铝合金的组织性能进行了研究，提出了其断裂韧性和应力腐蚀的影响因素。2004年，曾渝等[4]对电磁铸造合金进行了硬度，拉伸性能测试，金相，扫描电镜，透射电镜观察，X射线衍射分析，研究热处理对其的显微组织和性能的影响。2007年，冯广[5]等人通过对2124铝合金的断裂韧性的三点弯曲法测试，并用扫描电子显微镜对其断口剖面的组织进行分

3、析，得出了裂纹源主要是θ相、夹杂物以及疏松，而S相对材料的断裂韧性没有影响。2008年，李春梅[6]等采用拉伸试验研究不同固溶和时效工艺处理后7055铝合金的力学性能。得到复合固溶（双级）和特殊时效处理新工艺比传统热处理工艺更合理，可使铝合金获得超高强、超高韧的有效结合，并确定了最佳工艺。在温度和应变率对铝合金性能影响方面，也有学者对其做了研究。2007年贾江滢等[7]通过拉伸试验研究了加速载荷在1mm/min,10mm/min,100mm/min以及200mm/min范围内6020铝合金材料的力学性质，得到随着加载速率的

4、增加，无论是屈服强度还是抗拉强度都有一定的提高，塑性有了一定的下降。根据其试验结果确定了该铝合金的本构关系。2008年，NengpingJin[8]等亦研究了7150铝合金在高温条件（300°C~450°C）下受压热变形行为。Woei-ShyanLee等[9]研究了不同应变率及不同温度对7075铝合金的变形行为和组织演变的影响，得到应力应变曲线与测试应变率和温度有着敏感的关系。同年，H.E.Hu[10]研究了在不同温度（340,380,420,460OC）下7050铝合金的微观组织演变过程。王永刚，王礼立[11]等亦研究了

5、冲击加载下LY12铝合金的动态屈服强度和层裂强度与温度的相关性。综上分析，人们对常温下的铝合金材料的动态冲击已经进行了许多研究，但对高温下铝合金材料的动态响应特性研究的较少。而随着科技的发展，高强高韧的铝合金材料在高温高应变率下的动态响应在民用，军事，航天航空领域中有着广泛的应用前景。所以当前对温度高应变率对高强高韧的铝合金材料的力学性能的研究是很有意义的，也是十分有必要的。二、研究的基本内容与拟解决的主要问题：1、研究的主要内容：1.1设计与分离式Hopkinson系统配套的试样温控装置1.2高强高韧铝合金的拉伸力学行为

6、实验a、准静态条件下高强高韧铝合金的拉伸力学行为，关注温度的影响。b、动载荷条件下高强高韧铝合金的拉伸动态力学行为，关注温度和应变率的影响。1.3在实验基础上，构建高强高韧铝合金的热粘塑性本构关系，并获得材料本构参数。1.4在实验基础上，采用ANSYS-Ls-Dyna程序开展相关的数值模拟工作。拟解决问题a、如何改装优化SHPB系统，为其加上温控系统。b、如何通过实验结果所获得的数据，合理建立一个高强高韧铝合金的热粘塑性本构方程。三、研究的方法与技术路线：试样温控装置设计的技术路线：对于高温，可以通过在常规SHPB系统的基

7、础上增加加温系统、温控系统等，示意图如下：对试件采用电加热,即设计了一个内置电炉。加热炉由保温材料和加热线圈组成,并适当设计导杆出入口大小及导杆位置,尽量减少电炉内外的热交换,使热量集中于电炉内部,完成对试件的加热。实验设计:在MTS万能实验机上进行高强高韧铝合金在准静态加载和不同温度条件下（应变率约为10-3/s）的拉伸试验，来研究高强高韧铝合金在准静态下的拉伸力学行为，及其对温度的依赖性。在分离式Hopkinson系统中开展不同温度条件（-100°C~500°C）下以及不同应变率条件（102/s~104/s）下高强高韧

8、铝合金动态拉伸试验，研究高强高韧铝合金的力学行为，揭示温度和应变率对其力学性能的影响规律。四、研究的总体安排与进度：2010年11月～2010年12月查阅文献、收集资料、翻译文献，提出可行性论证和初步实验方案，并加以论证，2011年02月～2011年03月对实验的初步方案进一步讨论和完善，优化实验方案，