帽型试样绝热剪切带起始实验研究

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绝热剪切是韧性金属材料高应变率变形过程中的重要失效机制之一。本文采用霍普金森压杆加载扁平帽形试样发生受迫剪切,结合高速红外测温技术、数字图像相关法和金相观察,探讨绝热剪切带起始温度,并以此为起始条件,讨论绝热剪切形成的影响因素;同时,通过数字图像相关法测量剪切区应变场演化,以此讨论绝热剪切破坏演化过程。研究结果表明:  (1)准静态加载下,试样失效模式为由塑性损伤或裂纹形成并扩展导致承载力下降,而动态加载下,失效模式为绝热剪切失效。  (2)对于 TA2钛合金,绝热剪切带起始温度约为470K,不足于产生热软化,相反由于绝热剪切带形成后温度才急剧升高。因此热软化可能不是绝热剪切起始的必要条件。  (3)对于 TA2钛合金,以发生转折点433K温度作为绝热剪切带起始条件,对应起始应力发生在应力崩塌处;对应材料起始变形位移随加载率增大而减小;剪切带最高温度随变形速度提高而增大。  (4)利用数字图像相关法对扁平帽型试样剪切区剪应变场进行分析显示:扁平帽型试样剪切区宽度在动态加载过程中不断变窄,逐渐发生剪切局域化。
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