基于高速冲击异质惯性场的金属各向异性动态力学属性虚场表征法

2024变形铝合金等轻质高强金属板材作为重要结构材料广泛应用于航空航天工业领域,其轧制生产过程引起的塑性各向异性和冲击载荷下表现出的应变率相关性显著影响着板材的变形行为,加大结构部件精确成形和极端工况服役行为准确预测的难度。当前,材料动态力学属性表征主要依赖于经典霍普金森压力杆法,该方法基于均匀变形和一维应力波假设前提,对于宽应变率范围各向异性动态力学属性,存在试验数量大、耦合效应表征难、部分参数难提取等缺点。针对此,提出一种基于高速冲击异形件诱导异质惯性场的金属各向异性-率相关塑性参数虚场同步表征新方法。通过设计开展双缺口异形试件高速冲击虚拟试验,实现试件非均匀应力应变状态调控,获取其惯性加速阶段的异质状态应变场、应变率场及加速度场;基于虚功原理构建动态本构参数识别算法,分析不同边界条件、冲击加载模式等状态条件变量对参数表征精度的影响规律,从单次冲击异质惯性场数据中实现试件动态各向异性-率相关塑性属性多参数一次准确表征,最大程度减少试验数量,简化测试过程,突破常规动态测试方法所受条件限制。