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TA2钛盘管膨胀破坏问题的研究

编辑:潍坊创一新材料科技有限公司时间:2020-05-09

  钛盘管壳壁膨胀断裂行为有爆裂载荷特性因素影响外,还与材料特性、柱壳结构特征尺寸等因素相关,这里主要针对特定结构尺寸的TA2钛合金管,在不同爆裂压力作用下的分析。

  研究人员采用有限元及实验分析结合方法对钛圆管爆裂膨胀破坏机及影响因素开展研究,通过分析在不同装药爆裂载荷作用下理想钛圆管内的冲击波传播、应变及应力状态演化发展等规律,探讨钛圆管碎裂现象,结果显示:

  1、不同爆裂压力下TA2钛盘管破坏均为与径向呈45或135方向的剪切断口,但裂纹起始、破坏过程不同。在较高爆压下,碎片截面微观金相在壁厚中部可见孔洞及微裂纹带分布,裂纹从试样截面中部形成向内、外表面扩展断裂;而在较低爆压下,裂纹从试样内壁处起始向外扩展引起断裂;有限元结果与实验现象趋势符合较好。

  2、有限元分析显示,在较高爆裂压下,由于冲击波在试样内、外壁间来回反射形成二次塑性区,使试样壁厚中部区域等效塑性应变较内、外表面大,断裂发生在冲击波加载阶段,损坏裂纹先从试样壁厚中部起始并向内、外壁扩展导致断裂:而在较低爆压下,破坏发生在自由膨胀阶段,此时试样整体进入拉应力状态,内壁处等效塑性积越大,断裂从内表面起始向外壁剪切扩展。

  3、相关实验中出现的一些外壁拉仲断裂现象,可能与试样几何、材料缺陷等因素相关,对于缺陷对钛盘管爆裂破坏特性的影响值得进一步关注。

钛盘管(5)