【摘 要】
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TA18钛合金广泛应用于航空航天、石油化工、海洋工程等领域的核心液压管路或关键连接构件中,在冷变形过程中极易发生损伤开裂现象,造成冷轧产品的成材率较低,对TA18钛合金的冷变形行为以及断裂机制进行研究十分必要。本文基于韧性断裂试验、断口SEM试验以及剪切修正前后的GTN细观损伤模型,结合有限元仿真分析,开展了TA18钛合金材料不同应力三轴度下的塑性变形机制和韧性断裂机理研究。研究结果对于优化冷轧工
【基金项目】
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校企合作项目“TA18钛合金无缝管冷轧工艺技术研究”；
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TA18钛合金广泛应用于航空航天、石油化工、海洋工程等领域的核心液压管路或关键连接构件中,在冷变形过程中极易发生损伤开裂现象,造成冷轧产品的成材率较低,对TA18钛合金的冷变形行为以及断裂机制进行研究十分必要。本文基于韧性断裂试验、断口SEM试验以及剪切修正前后的GTN细观损伤模型,结合有限元仿真分析,开展了TA18钛合金材料不同应力三轴度下的塑性变形机制和韧性断裂机理研究。研究结果对于优化冷轧工艺参数、改善表面质量、提高生产效率具有重要理论意义和实际应用价值。本文以应力三轴度作为表征应力状态的主要参量,设计加工不同应力状态的试样,进行不同应力三轴度下TA18钛合金的韧性断裂试验。通过扫描电镜对不同应力状态下断裂试样进行SEM断口观察,分析应力三轴度对微观断口形貌的作用机理。通过韧性断裂试验进行有限元仿真,分析各试样加载过程中关键断裂部位的应力三轴度、等效塑性应变等断裂历程演变规律,确定各应力状态下TA18钛合金断裂应变及考虑应变路径的平均应力三轴度等损伤参数,研究不同应力三轴度下TA18钛合金的塑性变形特性。基于ABAQUS有限元软件建立GTN细观损伤模型,研究初始GTN模型中各损伤参数对位移载荷曲线的影响,并编写剪切修正的GTN模型用户子程序。利用上述修正前后GTN模型模拟TA18钛合金高、低应力三轴度下的韧性断裂过程,研究材料断裂过程中的孔洞体积分数演化规律。采用有限元逆向标定法对TA18钛合金的各损伤参数进行了求解,分析剪切应力对材料损伤带来的累积作用,实现TA18钛合金材料冷变形过程断裂行为的有效预测。
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