高压铸铝合金本构模型和断裂准则研究

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高压铸铝合金是实现结构轻量化最常用的轻质合金材料之一,其本构关系和断裂准则是结构安全性设计的关键。为了探索高压铸造铝合金ZTHJ01在准静态下的本构模型和断裂准则,设计了高压铸造铝合金标准拉伸、R5缺口拉伸、中心孔拉伸、平面剪切、蝴蝶剪切和三点弯曲六种实验样件,结合数字图像相关法(Digital Image Correction,DIC)开展了试验测试。根据对应力-应变曲线外推两种不同混合性硬化准则,准确描述了高压铸铝合金的应变硬化特性。提出有限元仿真模型,获得了不同应力状态下断裂应变与应力三轴度和Lode角参数的相互关系,构建并标定了修正的Mohr-Coulomb断裂准则和Hosford-Coulomb断裂准则参数。最后,通过杯突试验和有限元仿真模拟验证了不同硬化准则下断裂模型的有效性。结果表明:两种不同硬化准则下的修正Mohr-Coulomb和Hosford-Coulomb断裂准则都可较好的实现对高压铸铝合金断裂失效的准确预测,其中,Swift-Voce硬化准则下的修正Mohr-Coulomb断裂模型表现出更高的精度。
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