Деформирование и разрушение сплава В–1461 в условиях квазистатического и динамического локального нагружения

Анастасия Валерьевна Игнатова, Олег Александрович Кудрявцев, Сергей Борисович Сапожников

Аннотация


Третье поколение отечественных алюминиевых сплавов низкой плотности, включающее в себя сплавы 1424 (2,54 г/см3) и В-1461 (2,63 г/см3), отличается повышенными значениями вязкости разрушения и трещиностойкости по сравнению с ранее разработанными сплавами 1420 и 1460. Несмотря на перспективность данных материалов для аэрокосмической и авиационной отраслей, на сегодняшний день имеются данные об их механических свойствах лишь при статическом деформировании. 
В данной работе рассмотрено механическое поведение образцов катаного алюминий-литиевого сплава В-1461 толщиной 1,9 мм при статическом и динамическом нагружении, включая ударное. Статические испытания были проведены для определения прочностных характеристик материала при малых скоростях деформирования. Испытания образцов, вырезанных в направлении прокатки, показали, что пределы текучести и прочности в направлении прокатки выше на 8–10 % по сравнению со свойствами в перпендикулярном 
направлении. В ходе испытаний на динамическое растяжение, проведенные на вертикальном башенном копре с применением специальной оснастки, установлено, что масштабирование статической кривой с удовлетворительной точностью описывает поведение материала при динамическом нагружении. При скорости деформирования 200 с–1 прочностные характеристики материала возросли на ~20 %. При баллистическом ударе была обнаружена анизотропия прокатанных образцов из данного сплава по толщине, приводящая к отколам с тыльной стороны пластины. Разработанная конечно-элементная модель, основанная на билинейной аппроксимации динамической диаграммы деформирования, показала хорошее соответствие с экспериментальными данными (остаточная скорость ударника и величина баллистического 
предела) в случае нормального удара и подтвердила предположение об ограниченной способности сплава В-1461 к упрочнению с увеличением скорости деформирования.

Ключевые слова


сплав В-1461; статическое нагружение; динамическое нагружение; прочностные характеристики; баллистический удар

Полный текст:

PDF

Литература


Соолнцев, Ю.ПП. Специальнные материиалы в машииностроениии: учеб. для вузов / Ю.ПП. Солнцев, Е.И. Пряхин, В.Ю. Пирайненн. – СПб.: Химиздат, 20004. – 640 с..

Prrasad, N.E. Aluminum-Lithium Alloys: Processing, Propertiplications / NN.E. Praes, and Apsad, A.A. Gokhale, R.J.H. Wanhil. – Butterworth-Heinemannn, Elsevier, 2014. – 608 p.

Starke Jr., E.A. Application of modern aluminum alloys to aircraft / E.A. Starke Jr., J.T.T. Staley //Progress iin Aerospace Sciences. – 1996. – Vol.. 32, Iss. 2–33. – P. 131–172.

Ballistic impact of anisotropic 2024 alluminum sheet and plate / J.D. Seidt,, J.M. Pereira, A. Gilat et al. /// International Journal of Impact Engineering. – 2013. – Vol. 62. – P. 27–34.

Луц, А.Р. Алюминий и его сплавы: учеб. пособие/ А.Р. Луц, А.А. Суслина. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2013.. – 81 с.

Ibrahim, M.N. Numerical study of 2024 T3 aluminum plates subjbjected to impact and perfrforation / M.N. Ibrahim, W.A. Siswanto, A.M.A. Zaidi // Journal of Mechanical Science and Technology. – 2014. – Vol. 28, Iss. 11. – P. 4475–4482.

Веершинин, В.В. Численное моделирование пробивания пластин из алюминиевого сплава 2024-T3(551) жестким сферическим телом с помощью метода конечных элементов / В.В. Вершинин // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. – 2014. – Vol. 10, Iss. 4. – P.. 75–88.

Perforation of aluminium alloy thin plates / L. Antoinat, R. Kubler, J.-L. Barou et al. // International Jourrnal of Impact Engineering. – 2015. – Vol. 75. – PP. 255–267.

Experimental and numerical study of AA5086-H111 aluminum plates subjected to impact / H. Abdulhamid, A. Kolopp, C. Bouvet, S. Rivallant // International Journal of Impact Engineering. – 2013. – Vol. 51. – P. 1–12.

Experimental and numerical study on the perforation of AA6005-T6 panels / TT. Borvik, A.H. Clausena, M. Erikssonc et all. // International Journal of Impact Engineering.. – 2005. – Vol. 32. –

P. 35–64.

The ballistic resistance of thin aluminium plates with varying degrees of fixity along the circumferencce / G. Tiwari, M.A. Iqbal, P.K. Gupta, N.K. Gupta // International Journal of Impact Engineering. – 2014. – Vol.. 74. – P. 46–56.

Jones, N. Impact perforation of aluminium alloy plates / N. Jones, J. Kee Paik // International Journal off Impact Engineering. – 2012. – Vol. 48. – P. 46–53.

Liu, B. On the failure criterion of aluminum and steel plates subjected too low-velocity impact by a spherical indenter / B. Liu, RR. Vilavicenccio, C. Guedes Soares // International Journal off Mechanical Sciences. – 2014.. – Vol. 80. – P. 1–15.

Out-of-plane impact resistance of aluminium plates subjected to low velocity impacts / D. Mohoti, M. Ali, T. Ngo ett al. // Materials and Design. – 2013. – Vol. 50. – P. 413–426.

García-Castillo, S.K. Behaviour of uniaxially preloaded aluminium plates subjected to highvelocity impact / S.K. García-Castillo, S. Sánchez-Sáez, E. Barbero // Mechanics Research Communications. – 2011. – Vol. 388. – P. 404–407.

Бивин, Ю.К. Разрушение металлических пластин при нормальном ударе жестким коническим телом / Ю.К. Бивин // Изв. РАН. Механика твердого тела. – 2014. – № 4. – С. 101–110.

Бивин, Ю.К. Косой удар твердым сферическим телом по металлической пластинке / Ю.К. Бивин // Изв. РАН. Механика твердого тела. – 2013. – T. 48, № 2. – С. 137–143.

Dursun, T. Recent develop ments in advanced aircraft aluminium alloys / T. Dursun, C. Soutis // Materials and Design. – 2014. – Vol. 56. – P. 862–871.

Алюминий-литиевые сплавы для самолетостроения / Л.Б. Хохлатова, Н.И. Колобнев, М.С. Оглодков, Е.Д. Михайлов // Металлург. – 2012. – № 5. – С. 31–35.

Сапожников, С.Б. Компактный разгонный стенд для баллистических испытаний// С.Б. Сапожников, О.А. Кудрявцев // Весстник ЮУрГУ. Серия «Машиностроение». – 2012. – Вып. 20. – № 33 (292). – С. 139–143.

High velocity impact dynamics / Ed. by J.A. Zukas. – New York: Wiley, 1990. – 935 p.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.