ZL114A铝合金本构关系与失效准则参数的确定

针对航空发动机机匣材料ZL114A铝合金，构建描述该材料在较大温度范围下大变形及失效行为的材料模型。通过万能试验机及分离式霍普金森压杆试验装置测试ZL114A铝合金在常温准静态、高温和高应变率下的力学性能，分析温度和应变率对材料流动应力的影响。采用有限元程序和优化算法反求25～375℃内材料的硬化参数，结合高应变率(1 310～5 964 s^-1)下材料的动态行为关系，构建包含塑性应变、温度及应变率的经验型本构模型。开展缺口拉伸、缺口压缩等试验并建立相对应的有限元模型，获取材料在不同应力三轴度下的失效应变，标定分段形式的Johnson-Cook (J-C)失效准则参数。通过不同温度下的平板侵彻试验和数值模拟验证失效准则及其参数的有效性。结果表明，ZL114A铝合金具有明显的应变硬化、温度软化及高应变率强化特性；具有应力饱和特征的Hockett-Sherby (HS)硬化模型较为准确地描述材料大变形下的力学行为；构建的材料本构关系可以描述ZL114A铝合金在大应变、宽温度、高应变率下的力学行为；分段形式的失效准则具有预测不同温度下材料失效行为的能力。