T225NG钛合金高温单轴棘轮行为的黏塑性本构模型:实验与建模

本文主要探讨了在高温环境下对T225NG钛合金进行的单轴棘轮行为的研究，针对这一复杂力学现象，作者提出了一个创新的黏塑性本构模型。T225NG钛合金在350℃的高温条件下表现出独特的力学特性，特别是其在重复循环加载下的非线性行为，如棘轮效应。 该模型的关键创新在于引入了记忆面的概念，这种记忆面能够记住合金的最大应变，使得模型在处理单调拉伸响应和循环响应时更为精确。通过在记忆面内和面上采用不同的塑性流动定律，模型能够区分这两种响应，从而简化了模型参数的确定过程。这种方法使得模型更具有针对性，能够更准确地模拟钛合金在特定温度下的力学行为。 此外，模型还考虑了背应力随动硬化的演化，通过引入等效应变门槛值，更好地描绘了T225NG钛合金应力应变曲线的屈服平台以及之后的强化效应。这有助于理解材料在承受重复荷载时的强度变化和性能提升。 在描述棘轮效应时，模型加入了黏性指数修正，有效地捕捉到了实验中观察到的棘轮应变率随循环次数快速衰减的现象。这表明模型不仅考虑了材料的弹性和塑性行为，还包含了材料在循环载荷下的流变性质。 在实际应用中，这个黏塑性本构模型被成功用于T225NG钛合金350℃单轴棘轮行为的模拟，特别是在预测饱和棘轮应变方面，模型的结果与实验数据有良好的吻合度。这证明了模型的有效性和实用性，对于理解钛合金在高温环境下的机械行为以及优化设计具有重要意义。 本文的工作不仅深化了对T225NG钛合金高温单轴棘轮行为的理解，也为材料科学家和工程师提供了一个强大的工具，以预测和控制此类材料在极端条件下的性能，对于航空航天、核能等领域有着重要的工程应用价值。