不同加载状态下TA2钛合金绝热剪切破坏响应特性

一般认为绝热剪切现象在宏观上表现为材料动态本构失稳，即热软化大于应变硬化。本文采用帽型受迫剪切试样研究TA2钛合金的动态力学特性和本构失稳过程。首先对剪切区加载应力状态进行理论和数值分析，通过合理设计帽型试样，剪切区变形可近似按剪切状态处理；结合二维数字图像相关法(two-dimensional digital image correlation, DIC-2D)直接测试试样剪切区应变演化，给出帽型受迫剪切实验的等效应力-应变响应曲线。进一步，利用Hopkinson压杆对TA2钛合金开展动态压缩及帽型剪切对比试验研究，比较压缩、剪切试验得到的等效应力-应变曲线，采用“冻结”试样方法分析试样中绝热剪切局域化演化过程，探讨不同加载状态下TA2钛合金的绝热剪切破坏现象及其动态力学响应特性。实验结果表明，在塑性变形初始阶段，动态压缩及剪切加载下的等效应力-应变曲线符合较好，但随塑性损伤发展及绝热剪切带形成，两者出现分离，表明损伤及绝热剪切演化过程与应力状态相关。剪切试样实验得到的本构“软化”特性能够反映绝热剪切带起始、破坏演化过程的力学响应特性，而在动态压缩实验中，即使试样中已出现双锥形的绝热剪切带及局部裂纹分布，其表观等效应力-应变曲线并不出现软化特征，动态压缩实验无法得到关于绝热剪切起始、发展以及破坏的本构软化响应特性。