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TA4純鈦帶材各向異性屈服行為表征與研究

2023-02-24 09:26周兵營豆遠航吳向東朱寶輝萬敏
精密成形工程 2023年2期
關(guān)鍵詞:帶材屈服鈦合金

周兵營,豆遠航,吳向東,朱寶輝,2,萬敏

TA4純鈦帶材各向異性屈服行為表征與研究

周兵營1,豆遠航1,吳向東1,朱寶輝1,2,萬敏1

(1.北京航空航天大學 機械工程及自動化學院,北京 100191;2.寧夏中色金航鈦業(yè)有限公司,寧夏 石嘴山,753000)

基于復雜加載狀態(tài)試驗和先進屈服準則,實現(xiàn)考慮塑性演化的TA4純鈦在復雜加載狀態(tài)下塑性各向異性行為的精確表征。通過0°、45°、90°方向的單拉試驗和復雜加載比例的十字形試件雙向拉伸試驗,獲得TA4純鈦的基本力學性能參數(shù)和拉伸屈服軌跡,采用不同的屈服準則對試驗屈服軌跡進行預測,并通過變值的屈服準則預測其屈服軌跡的塑性演變規(guī)律。在小變形范圍內(nèi),Yld2000?2d屈服準則對TA4屈服軌跡的預測精度最高;塑性變形過程中,呈線性增大趨勢的值與TA4純鈦的屈服軌跡演變現(xiàn)象直接相關(guān)。試驗與理論屈服軌跡的對比表明,Yld2000?2d屈服準則可以實現(xiàn)TA4純鈦初始屈服行為的精確表征。TA4純鈦帶材的值隨塑性變形呈線性增大趨勢,考慮塑性演化的Barlat89屈服準則預測的TA4屈服軌跡外凸性更顯著。在TA4純鈦帶材沖壓成形過程的有限元分析、模具設(shè)計和工藝優(yōu)化中,僅考慮初始屈服軌跡時,可采用Yld2000?2d屈服準則;當各向異性特征存在較強的塑性演化相關(guān)性時,可采用形式相對簡單的Barlat89屈服準則。

TA4純鈦;雙向拉伸試驗;十字形試件;各向異性;屈服準則

鈦及鈦合金材料憑借優(yōu)良的力學性能、良好的生物相容性和耐腐蝕性等基本性能,廣泛應用于宇航、超導和生物醫(yī)學等領(lǐng)域[1-2]。隨著國內(nèi)外手機產(chǎn)品的蓬勃發(fā)展,鈦材料作為一種代表檔次升級的新興材料逐漸被廣泛應用于高端手機產(chǎn)品當中,而且其應用潛力巨大,主要體現(xiàn)在高檔材質(zhì)、創(chuàng)新設(shè)計、精致工藝等方面。同時,高端手機也朝著功能優(yōu)化、超薄減重的方向發(fā)展,高強TA4純鈦精密薄壁帶材正好可以滿足這種發(fā)展需求,被國內(nèi)知名企業(yè)作為高端新型手機關(guān)鍵部位的首選材料,主要用于替代原高端不銹鋼精密帶材,實現(xiàn)功能優(yōu)化、減重和增強舒適感的作用。

針對材料的各向異性問題,國內(nèi)外眾多學者提出了各種各向異性屈服準則,主要可分為Hill系列、Hosford系列和Drucker系列[8-9]。1948年,Hill等[10]第一次將各向異性的概念引入到von Mises屈服準則中,提出了正交各向異性Hill48屈服準則。Barlat等[11-12]在Hosford各向同性屈服準則的基礎(chǔ)上,針對金屬材料各向異性行為進行了修改,提出了Barlat89和Yld2000-2d等屈服準則。此外,Cazacu等[13]將各向異性引入偏應力張量不變量中,提出了CPB06等屈服準則,可以更好地描述密排六方金屬的屈服行為。為了能更加準確地預測金屬板材的屈服行為,越來越多的材料參數(shù)被引入到屈服準則當中,綜合考慮試驗成本、計算開銷等各方面因素,目前實際使用較多的屈服準則依然是Mises、Hill48、Barlat89及Yld2000-2d等屈服準則[8]。

有關(guān)鈦合金屈服行為的研究,國內(nèi)方面,郭威等[14]采用Barlat89屈服準則研究了鈦板試驗屈服應力與值之間的定量關(guān)系。宋飛等[15]將Hill48和Barlat89屈服準則嵌入Abaqus中,模擬了TA32鈦合金馬鞍形零件的成型過程,發(fā)現(xiàn)Barlat89比Hill48屈服準則具有更高的預測精度。屈聰?shù)萚16]基于Mises和Yld2000-2d屈服準則,對Ti-6Al-4V鈦合金板材的五點彎曲過程進行了數(shù)值模擬,結(jié)果表明,Yld2000- 2d模型對鈦合金彎曲回彈的預測精度更高。張彥杰等[17]通過試驗分析了TA1純鈦極薄帶沿不同方向的值對成形性能和壁厚的影響。國外方面,Revil- Baudard等[18]在考慮塑性演化的基礎(chǔ)上,對比了Hill48和CPB06屈服準則的預測精度,發(fā)現(xiàn)CPB06具有更高的精度,但同時需要更多的試驗進行參數(shù)標定。Liu等[19]采用Yld2000-2d屈服準則和變彈性模量的方法研究了Ti6Al4V的V形彎曲回彈問題。Ayllon等[20]將Barlat89和CPB06屈服準則擴展到考慮不同溫度下拉伸和壓縮應力狀態(tài)下的屈服點,研究了不同溫度下Ti6Al4V板的各向異性屈服行為。隨著屈服準則的發(fā)展,不同系列屈服準則對材料類型的適用性界限越來越不明顯,許多準則可以通過優(yōu)化其中的參數(shù)來反映具有不同晶體結(jié)構(gòu)金屬板材的屈服行為。與此同時,為了精確表征鈦合金的變形歷程乃至損傷斷裂行為,考慮塑性演化的各向異性屈服準則研究越來越占據(jù)重要地位[21-22]。

文中針對0.15 mm厚度的高強TA4精密薄壁帶材的各向異性屈服行為進行研究,通過單向拉伸和十字形試件雙向拉伸試驗,獲得TA4純鈦薄壁帶材的基本力學性能和初始屈服軌跡。通過對比常見的幾種屈服準則對試驗屈服軌跡的預測精度,獲得最適用于TA4薄壁帶材的屈服準則及參數(shù),最后分析值變化趨勢與TA4薄壁帶材屈服軌跡的演化規(guī)律。

1 力學性能試驗

1.1 單向拉伸試驗

試驗材料為寧夏中色金航鈦業(yè)有限公司提供的厚度為0.15 mm的TA4精密薄壁帶卷,化學成分見表1。根據(jù)標準GB/T 228.1—2010設(shè)計試件形狀及尺寸,并采用激光切割加工試件。采用MTS試驗機分別對0°、45°、90° 3個方向進行單拉試驗,為保證試驗為準靜態(tài)過程,設(shè)定單向拉伸速率為2 mm/min,并采用數(shù)字圖像相關(guān)(Digital Image Correlation,DIC)方法獲得單拉試件在試驗過程中的全場應變,圖1a—c分別為MTS多功能試驗機、試件加工方向和拉伸斷裂后試件的外觀和示意圖。

表1 TA4的化學成分

Tab.1 Chemical composition of TA4 wt.%

1.2 十字形試件雙向拉伸試驗

由于TA4精密薄壁帶材厚度僅為0.15 mm,為保證試驗精度,TA4十字形試件的雙向拉伸試驗在北航自主建立的多軸同步微尺度雙向加載試驗系統(tǒng)上進行,如圖2所示。雙向加載試驗系統(tǒng)基于四軸獨立驅(qū)動的硬件組成和上、下位機分布式控制策略,最大拉力為20 kN,搭配DIC方法測算平面應變,滿足位移精度≤0.001 mm、力值精度≤±1%、加載缸同步精度≤±0.01的要求,可用于超薄板帶材屈服行為的試驗研究[23]。

TA4超薄帶材十字形試件尺寸如圖3a所示,采用激光切割的加工方式制作。十字形試件雙向拉伸試驗通常采用載荷控制和應變控制兩種方式,由于屈服行為是在應力空間中進行的,因此一般采用載荷控制方式。試驗所用十字形試件的2個方向與軋制板材的RD和TD相一致,RD與TD方向的載荷比例分別設(shè)為0∶4、1∶4、2∶4、3∶4、4∶4、4∶3、4∶2、4∶1、4∶0。試驗速率與單向拉伸試驗速率保持一致,為2 mm/min,對應的應變速率約為10?4s?1。試驗過程中,當試件臂上開縫區(qū)發(fā)生破裂,載荷曲線下降1 kN(控制載荷),即自動停止試驗,圖3b所示即為拉伸斷裂后的試件。

圖1 單向拉伸試驗

圖2 雙向加載試驗

圖3 十字形試件

2 結(jié)果與分析

2.1 單向拉伸試驗結(jié)果

TA4精密薄壁帶材的單向拉伸試驗結(jié)果如圖4和表2所示。由圖4可知,TA4鈦帶在3個方向上的各向異性特征非常明顯,其中,45°方向的屈服強度最高,90°次之,0°最低;而0°伸長率最大,90°次之,45°相對最小,這與文獻[5-7]報道的鈦合金薄板在軋制過程中產(chǎn)生的棱錐織構(gòu)導致鈦板材各向異性的情況一致。棱錐織構(gòu)屬于非對稱織構(gòu),微觀層面表現(xiàn)為晶粒在軋制過程中整體上從ND向TD的偏轉(zhuǎn),宏觀層面表現(xiàn)為鈦板材在RD的屈服強度低于TD,而伸長率高于TD。

圖4 單向拉伸試驗應力?應變曲線

2.2 試驗與理論屈服軌跡的對比

Barlat89屈服準則僅適用于平面應力狀態(tài),其表達式見式(2)。

表2 TA4薄壁帶材基本力學性能

Tab.2 Basic mechanical properties of TA4 thin-walled strip

Yld2000-2d屈服準則也僅適用于平面應力狀態(tài),其表達式見式(3)。

且有如下變換關(guān)系,見式(7)。

式中:1~8為材料的各向異性參數(shù)。

根據(jù)單拉試驗和不同加載比例的十字形試件雙向加載試驗得到的應力應變曲線,基于等效塑性功相等原理,計算得到TA4超薄帶材在等效塑性應變?yōu)?.2%時的試驗屈服軌跡,具體計算方法見文獻[26]?;谏鲜鲈囼灁?shù)據(jù),獲得了不同屈服準則的參數(shù),進而獲得TA4的理論屈服軌跡。由于Hosford、Barlat89和Yld2000-2d屈服準則均含有非二次各向異性系數(shù),分別取=4、6、8,獲得此3種情況下的屈服軌跡并與試驗作比較,如圖5a—c所示。同時,將Mises、Hill48以及Hosford、Barlat89和Yld2000-2d 3種屈服準則在=8時的情況進行綜合比較,如圖5d所示。

圖5 試驗與理論屈服軌跡的對比

為了評估不同屈服準則的精度,引入誤差函數(shù),見式(8)。

式中:和分別為試驗屈服應力在RD和TD上的應力分量;為試驗屈服點與相同加載比例下理論預測屈服點的間距;j為試驗屈服點的數(shù)量。由式(8)計算不同屈服準則預測試驗屈服軌跡的誤差柱形圖如圖6所示。由圖6可知,對于Hosford、Barlat89和Yld2000-2d 3個屈服準則,m=8時均表現(xiàn)出相對較高的預測精度,其中,Yld2000-2d屈服準則在m=8時的預測誤差為1.32%,表現(xiàn)出最高的預測精度。對于非二次各向異性屈服準則,m的取值與材料的晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)。由此可得,對于密排六方結(jié)構(gòu)(HCP)材料的屈服軌跡,Yld2000-2d屈服準則在m=8時的預測精度相對最好。Barlat89屈服準則在m=6和8時的預測精度稍差;Mises屈服準則處于中等水平,在預測平面應變和等雙拉屈服點時表現(xiàn)出較差的預測精度;Hill48屈服準則的預測精度最差,誤差約為4.52%。

2.3 屈服軌跡與r值的關(guān)系

采用DIC方法可以獲得單向拉伸試驗過程中RD和TD方向的真實應變,根據(jù)體積不變原理,沿不同方向進行拉伸試驗,即可獲得TA4超薄帶材在0°、45°、90°方向上的值。圖7所示為TA4超薄帶材3個方向上的值隨應變的變化趨勢。由圖7可知,值在塑性演化過程中變化很大,說明為了更精確地描述TA4超薄帶材的塑性行為,建立精確的塑性本構(gòu)模型,需要在模型中考慮塑性演化現(xiàn)象的影響。在TA4超薄鈦帶強化階段,3個方向值的變化趨勢近似線性變化,因此可以采用線性擬合的方式進行表征,如式(9)所示。

式中:和為擬合參數(shù),如表3所示。

表3 TA4超薄帶材值擬合參數(shù)

Tab.3 Fitting parameters of r value in TA4 ultra-thin strip

由于本研究所用TA4鈦帶較薄,雙臂開縫的十字形試件中心區(qū)獲得的塑性應變范圍有限,因此無法選擇需要等雙拉試驗條件下大應變數(shù)據(jù)的Yld2000- 2d屈服準則,而前文表明,Barlat89屈服準則在=8時的預測精度相對較高。由此,在研究TA4超薄鈦帶的值演化對屈服軌跡的影響時主要采用Barlat89屈服準則,并采用Mises、Hosford進行對照分析。根據(jù)獲得的值隨單向拉伸應變的變化函數(shù),選取塑性應變?yōu)?.002、0.02、0.10這3個階段的值,求解得到的屈服軌跡如圖8所示。由圖8可知,TA4超薄鈦帶的值隨塑性演化線性增大,各個屈服準則預測的屈服軌跡在值較小時的重合度較好,值較大時其差值相對變大。相比Mises各向同性屈服準則,Hosford主要是在比例加載區(qū)加強了預測能力,在單向拉伸的情況下與Mises屈服準則相等,而Barlat89則可以更好地預測強各向異性。通過分析Barlat89屈服軌跡的演化情況可知,由于值增大,TA4超薄鈦帶在等雙拉及平面應變等應力狀態(tài)下表現(xiàn)出更高的屈服強度,尤其是在主應力偏向TD方向的情況下。

圖8 理論屈服軌跡的塑性演化

3 結(jié)論

根據(jù)復雜加載狀態(tài)下的單向和雙向加載試驗和不同的屈服準則,實現(xiàn)考慮塑性演化的TA4超薄鈦帶在復雜加載狀態(tài)下塑性變形的精確表征,得出以下主要結(jié)論。

1)TA4超薄鈦帶的各向異性特征非常明顯,其45°方向屈服強度最高,90°次之,0°最低;0°伸長率最大,90°次之,45°相對最小,與鈦合金薄板在軋制過程中產(chǎn)生棱錐織構(gòu)的影響規(guī)律完全一致。

2)采用不同的屈服準則對TA4超薄鈦帶的試驗初始屈服軌跡進行了預測,發(fā)現(xiàn)Yld2000-2d屈服準則對TA4屈服軌跡的預測精度最高,可以實現(xiàn)對TA4鈦合金屈服行為的精確表征

3)TA4超薄鈦帶的值隨塑性演化呈線性增長的規(guī)律,基于此現(xiàn)象,主要采用Mises、Hosford和Barlat89屈服準則分析其屈服軌跡隨塑性演化的變化趨勢,結(jié)果表明,由于值增大,TA4超薄鈦帶在等雙拉及平面應變等應力狀態(tài)下表現(xiàn)出更高的強度,尤其是在主應力偏向TD方向的情況下。

[1] GEETHA M, SINGH A K, ASOKAMANI R, et al. Ti Based Biomaterials, the Ultimate Choice for Orthopaedic Implants - A Review[J]. Progress in Materials Science, 2009, 54(3): 397-425.

[2] 王松, 廖振華, 劉偉強. 醫(yī)用鈦合金熱氧化處理工藝及其耐磨損、耐腐蝕性能和生物活性的研究進展[J]. 中國有色金屬學報, 2014, 24(6): 1466-1473.

WANG Song, LIAO Zhen-hua, LIU Wei-qiang. Research Progress on Thermal Oxidation Process and Wear, Corrosion Resistance and Bioactivity of Biomedical Grade Titanium Alloy[J]. The Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2014, 24(6): 1466-1473.

[3] KIM W J, YOO S J, LEE J B. Microstructure and Mechanical Properties of Pure Ti Processed by High-Ratio Differential Speed Rolling at Room Temperature[J]. Scripta Materialia, 2010, 62(7): 451-454.

[4] ROTH A, LEBYODKIN M A, LEBEDKINA T A, et al. Mechanisms of Anisotropy of Mechanical Properties of α-Titanium in Tension Conditions[J]. Materials Science and Engineering: A, 2014, 596: 236-243.

[5] ZHU Z S, LIU R Y, YAN M G, et al. Texture Control and the Anisotropy of Mechanical Properties in Titanium Sheet[J]. Journal of Materials Science, 1997, 32(19): 5163-5167.

[6] 余世倫, 張孝軍, 孔玢, 等. 退火工藝對冷軋工業(yè)純鈦帶卷各向異性的影響[J]. 金屬熱處理, 2022, 47(3): 82-87.

YU Shi-lun, ZHANG Xiao-jun, Kong Bin, et al. Effect of Annealing Process on Mechanical Anisotropy of Cold Rolled Commercial Pure Titanium Coil[J]. Heat Treatment of Metals, 2022, 47(3): 82-87.

[7] 詹從堃, 陳志永, 唐林. 退火純鈦板壓縮力學性能的各向異性[J]. 中南大學學報(自然科學版), 2012, 43(11): 4253-4258.

ZHAN Cong-kun, CHEN Zhi-yong, TANG Lin. Anisotropy of Compressive Mechanical Properties of Annealed Pure Titanium Sheet[J]. Journal of Central South University (Science and Technology), 2012, 43(11): 4253-4258.

[8] 萬敏, 程誠, 孟寶, 等. 金屬板材屈服行為與塑性失穩(wěn)力學模型在微尺度下的應用[J]. 精密成形工程, 2019, 11(3): 1-13.

WAN Min, CHENG Cheng, MENG Bao, et al. Mechanical Model for Yielding Behaviour and Plastic Instability of Sheet Metals and Its Application at Microscale[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2019, 11(3): 1-13.

[9] 趙輝, 彭艷, 石寶東. 金屬材料各向異性本構(gòu)模型研究進展[J]. 塑性工程學報, 2022, 29(10): 32-42.

ZHAO Hui, PENG Yan, SHI Bao-dong. Research Progress on Anisotropic Constitutive Model of Metal Materials[J]. Journal of Plasticity Engineering, 2022, 29(10): 32-42.

[10] HILL R, OROWAN E. A Theory of the Yielding and Plastic Flow of Anisotropic Metals[J]. Proceedings of the Royal Society of London Series A Mathematical and Physical Sciences, 1948, 193(1033): 281-297.

[11] BARLAT F, LIAN K. Plastic Behavior and Stretchability of Sheet Metals. Part I: A Yield Function for Orthotropic Sheets under Plane Stress Conditions[J]. International Journal of Plasticity, 1989, 5(1): 51-66.

[12] BARLAT F, BREM J C, YOON J W, et al. Plane Stress Yield Function for Aluminum Alloy Sheets—Part 1: Theory[J]. International Journal of Plasticity, 2003, 19(9): 1297-1319.

[13] CAZACU O, PLUNKETT B, BARLAT F. Orthotropic Yield Criterion for Hexagonal Closed Packed Metals[J]. International Journal of Plasticity, 2006, 22(7): 1171-1194.

[14] 郭威, 周飛, 陳積偉, 等. 用Barlat-Lian屈服準則對鈦板實驗的研究[J]. 吉林工業(yè)大學學報, 1993, 23(1): 36-39.

GUO Wei, ZHOU Fei, CHEN Ji-wei, et al. The Experimental Study of Ti Sheet by Using the F. Barlat-Lian Yield Criterion[J]. Journal of Jilin University of Technology, 1993, 23(1): 36-39.

[15] 宋飛, 王寧, 蘇楠, 等. TA32鈦合金馬鞍形零件熱沖壓工藝數(shù)值模擬[J]. 稀有金屬材料與工程, 2022, 51(9): 3252-3262.

SONG Fei, WANG Ning, SU Nan, et al. Numerical Simulation of Hot Stamping Process for Saddle Shape Part of TA32 Titanium Alloy[J]. Rare Metal Materials and Engineering, 2022, 51(9): 3252-3262.

[16] 屈聰, 孟智娟, 趙亮, 等. 基于變彈性模量的Ti-6Al-4V板材五點彎曲回彈預測[J]. 中國機械工程, 2022, 33(16): 1991-1999.

QU Cong, MENG Zhi-juan, ZHAO Liang, et al. Prediction of Five-Point Bending Springback of Ti-6Al-4V Plates Based on Variable Elastic Modulus[J]. China Mechanical Engineering, 2022, 33(16): 1991-1999.

[17] 張彥杰, 李渤渤, 陶會發(fā), 等. 純鈦燃料電池雙極板軟模成形工藝研究[J]. 精密成形工程, 2022, 14(4): 109-114.

ZHANG Yan-jie, LI Bo-bo, TAO Hui-fa, et al. Soft Mold Forming Process of Pure Titanium Bipolar Plate for Fuel Cell[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2022, 14(4): 109-114.

[18] REVIL-BAUDARD B, MASSONI E. Simulation of the Anisotropic Behavior of Titanium Alloys during Sheet Metal Forming[J]. International Journal of Material Forming, 2009, 2(1): 73.

[19] LIU Zi-jian, MA Li-dong, MENG Zhi-juan, et al. Effect of Yield Criterion and Variable Elastic Modulus on Springback Prediction of Ti-6Al-4V Sheet V-Shaped Bending[J]. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2021, 116(5): 1925-1936.

[20] AYLLóN J, MIGUEL V, MARTíNEZ-MARTíNEZ A. Extended Anisotropy Yield Criteria Applied to Ti6Al4V at a High Range of Temperatures and Considerations on Asymmetric Behavior[J]. Materials & Design, 2021, 208: 109933.

[21] YANG H, LI H, SUN H, et al. Anisotropic Plasticity and Fracture of Alpha Titanium Sheets from Cryogenic to Warm Temperatures[J]. International Journal of Plasticity, 2022, 156: 103348.

[22] KUMAR M A, N’SOUGLO K E, HOSSEINI N, et al. Theoretical Predictions of Dynamic Necking Formability of Ductile Metallic Sheets with Evolving Plastic Ani-so-tropy and Tension-Compression Asymmetry[J]. Intern-a-tional Journal of Material Forming, 2022, 15(4): 51.

[23] 熊晶洲, 萬敏, 孟寶, 等. 基于多軸同步控制的微尺度雙向加載實驗系統(tǒng)[J]. 北京航空航天大學學報, 2019, 45(1): 174-182.

XIONG Jing-zhou, WAN Min, MENG Bao, et al. Micro-Scaled Biaxial Loading Test System Based on Multi-Axis Synchronous Control[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2019, 45(1): 174-182.

[24] 王海波, 萬敏, 閻昱, 等. 參數(shù)求解方法對屈服準則的各向異性行為描述能力的影響[J]. 機械工程學報, 2013, 49(24): 45-53.

WANG Hai-bo, WAN Min, YAN Yu, et al. Effect of the Solving Method of Parameters on the Description Ability of the Yield Criterion about the Anisotropic Behavior[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2013, 49(24): 45-53.

[25] 王海波, 陳正陽, 閻昱. 屈服準則對DP600鋼板各向異性行為的預測能力[J]. 塑性工程學報, 2015, 22(2): 45-50.

WANG Hai-bo, CHEN Zheng-yang, YAN Yu. Capabilities of Yield Criteria on Predicting the Anisotropic Behaviors of DP600 Steel Sheet[J]. Journal of Plasticity Engineering, 2015, 22(2): 45-50.

[26] 吳向東. 不同加載路徑下各向異性板料塑性變形行為的研究[D]. 北京: 北京航空航天大學, 2004.

WU Xiang-dong. Study on Plastic Deformation Behavior of Anisotropic Sheet Metal under Different Loading Paths[D]. Beijing: Beihang University, 2004.

Characterization and Study on Anisotropic Yield Behavior of TA4 Pure Titanium Strip

ZHOU Bing-ying1, DOU Yuan-hang1, WU Xiang-dong1, ZHU Bao-hui1,2, WAN Min1

(1. School of Mechanical Engineering and Automation, Beihang University, Beijing 100191, China; 2. Ningxia Horizontal Titanium Industry Co., Ltd., Ningxia Shizuishan 753000, China)

The work aims to accurately characterize the plastic anisotropic behavior of TA4 pure titanium considering plastic evolution under complex loading state based on complex loading state test and advanced yield criteria. The basic mechanical properties and yield loci of TA4 pure titanium were obtained through uniaxial tension at 0°, 45° and 90° directions and biaxial tension of cruciform specimen with complex loading ratios, and different yield criteria were used to predict the yield loci, and the evolution of yield loci was predicted by the yield criterion with variablevalue. In the small deformation range, Yld2000-2d yield criterion had the highest prediction accuracy for TA4 yield loci. In the plastic deformation process, the linear increasing trend ofvalue was directly related to the evolution of the yield loci of TA4 pure titanium.The comparison between experimental and theoretical yield loci shows that Yld2000-2d yield criterion can accurately characterize the initial yield behavior of TA4 pure titanium. Thevalue of TA4 pure titanium strip increases linearly with plastic deformation, and the outer convexity of TA4 yield loci predicted by Barlat89 yield criterion considering plastic evolution is more significant. In the finite element analysis, die design and process optimization of TA4 pure titanium strip stamping process, Yld2000-2d yield criterion can be used when only the initial yield loci is considered. Barlat89 yield criterion with relatively simple form can be used when anisotropic characteristics have strong plastic evolutionary correlation.

TA4pure titanium; biaxial tension test; cruciform specimen; anisotropy; yield criterion

10.3969/j.issn.1674-6457.2023.02.002

TG389

A

1674-6457(2023)02-0011-08

2022?10?27

2022-10-27

寧夏回族自治區(qū)重點研發(fā)計劃(2021BFH02003);中國有色集團科技計劃(2021KJJH04)

Key R&D Program of Ningxia Hui Autonomous Region (2021BFH02003); Science and Technology Program of China Nonferrous Metal Group (2021KJJH04)

周兵營(1994—),男,博士生,主要研究方向為塑性成形理論與有限元分析。

ZHOU Bing-ying (1994-), Male, Doctoral candidate, Research focus: plastic forming theory and finite element analysis.

吳向東(1970—),男,博士,副教授,主要研究方向為先進板材塑性成形理論與工藝。

WU Xiang-dong (1970-), Male, Doctor, Associate professor, Research focus: advanced plastic forming theory and technology.

周兵營,豆遠航,吳向東, 等. TA4純鈦帶材各向異性屈服行為表征與研究[J]. 精密成形工程, 2023, 15(2): 11-18.

ZHOU Bing-ying, DOU Yuan-hang, WU Xiang-dong, et al. Characterization and Study on Anisotropic Yield Behavior of TA4 Pure Titanium Strip[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2023, 15(2): 11-18.

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