7150⁃T6铝合金动态特性实验及本构方程研究

为研究高温与高应变率对7150⁃T6铝合金动态力学性能的影响,利用分离式霍普金森压杆装置进行动态冲击试验,并对冲击后试样进行了SEM显微组织分析。结果表明:7150⁃T6铝合金在常温、高应变率下呈现局部热软化现象和较弱的应变率敏感性。材料的流动应力随着温度的升高而不断减小,尤其当温度高于200℃时,流动应力显著降低。在高应变率冲击下,应变率增大使绝热剪切带的形成更加明显,而高温下未发生明显绝热剪切现象。通过最小二乘法拟合出的Johnson⁃Cook本构方程能够有效预测不同加载条件下的流动应力,其预测结果与试验结果基本吻合。本研究可为7150⁃T6铝合金在汽车等运载器结构的轻量化与安全性设计提供指导。

基于J-C模型修正的7150-T6航空铝合金薄壁开孔圆管结构优化

为了提高薄壁结构的耐撞性能,提出了一种改进的Johnson-Cook材料本构模型,结合数值计算和智能算法开展了航空铝合金薄壁开孔结构优化设计。对7150-T6航空铝合金材料进行了静动态压缩试验,其结果表明该材料具有显著的应变速率敏感性。综合材料的静动态力学特性,提出一种改进的Johnson-Cook模型,并且通过试验验证该模型能更好地描述材料的动态力学行为。结合改进的本构模型和分离式霍普金森压杆试验,建立有效可靠的薄壁圆管霍普金森杆轴向冲击有限元模型,并探讨了等距离设置长方形孔对薄壁圆管构件的耐撞性和最大峰值载荷的影响。利用遗传算法开展航空铝合金薄壁开孔圆管的多目标优化设计,并将其优化结果与试验进行验证。结果表明:改进的模型能够很好地描述7150-T6航空铝合金在不同应变速率下的塑性流动应力特性,且优化后的开孔圆管具有较好的耐撞性能和稳定的变形模式,能为薄壁结构的设计与性能研究提供有效参考。