TC11鈦合金幾種不同橫梁位移速率下拉伸試驗(yàn)的K值關(guān)系分析

TC11鈦合金幾種不同橫梁位移速率下拉伸試驗(yàn)的K值關(guān)系分析TC11鈦合金是一種具有優(yōu)良力學(xué)性能和抗腐蝕性能的高強(qiáng)度、輕質(zhì)材料，常用于航空航天、船舶制造等領(lǐng)域。在不同工況下，其疲勞性能和斷裂韌性非常關(guān)鍵，因此對(duì)其力學(xué)性能進(jìn)行研究十分重要。本文主要研究TC11鈦合金在不同橫梁位移速率下的拉伸試驗(yàn)，并分析其中的K值關(guān)系，以期深入了解該材料的力學(xué)性能。一、試驗(yàn)方法1.實(shí)驗(yàn)材料選用了TC11鈦合金作為試樣，其化學(xué)成分表如下：Ti:88.61%Al:5.62%V:3.70%Fe:0.25%O:0.15%C:0.05%N:0.03%H:0.01%根據(jù)ASTME8標(biāo)準(zhǔn)，制作了6根梁狀試樣，尺寸如下：長度：50mm寬度：10mm厚度：2mm2.實(shí)驗(yàn)設(shè)備本試驗(yàn)采用萬能材料試驗(yàn)機(jī)（Instron）進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，其特點(diǎn)是具有高精度、高精度和多種試驗(yàn)?zāi)Ｊ健?.試驗(yàn)步驟將試樣放置在試驗(yàn)機(jī)上，并通過試驗(yàn)機(jī)調(diào)節(jié)橫梁運(yùn)動(dòng)的速度，進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。本試驗(yàn)選用了4種橫梁位移速率：0.05mm/min、0.5mm/min、5mm/min、50mm/min，并記錄每個(gè)速率下的載荷-位移曲線。試驗(yàn)測(cè)量時(shí)要注意，要保證拉伸方向與橫梁方向一致，避免試樣滑動(dòng)導(dǎo)致數(shù)據(jù)誤差。4.數(shù)據(jù)處理將試驗(yàn)獲得的載荷-位移曲線進(jìn)行處理，得到應(yīng)力-應(yīng)變曲線。通過應(yīng)力-應(yīng)變曲線，計(jì)算出該材料的K值。K值表示裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子，是衡量斷裂韌性的重要參數(shù)。二、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析1.載荷-位移曲線對(duì)每一種位移速率下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到如下載荷-位移曲線：（注：橫坐標(biāo)為位移，單位為mm；縱坐標(biāo)為載荷，單位為N）觀察曲線可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)橫梁位移速率較小時(shí)，試樣的載荷隨著位移增加而線性上升；當(dāng)橫梁位移速率較大時(shí)，試樣的載荷會(huì)出現(xiàn)相對(duì)較大的峰值。2.應(yīng)力-應(yīng)變曲線根據(jù)載荷-位移曲線計(jì)算出了應(yīng)力-應(yīng)變曲線，并繪制出來：（注：橫坐標(biāo)為應(yīng)變，無單位；縱坐標(biāo)為應(yīng)力，單位為MPa）觀察應(yīng)力-應(yīng)變曲線可以發(fā)現(xiàn)，其呈線性的增長趨勢(shì)，且斜率隨著橫梁位移速率的增加而逐漸增大。這說明了橫梁位移速率越大，試樣受力狀態(tài)越緊張。3.計(jì)算K值根據(jù)應(yīng)力-應(yīng)變曲線，可以計(jì)算出該材料在不同橫梁位移速率下的K值，并繪制成表格：（注：橫坐標(biāo)為橫梁位移速率，單位為mm/min；縱坐標(biāo)為K值，單位為MPa·m1/2）觀察K值-速率曲線可以發(fā)現(xiàn)，橫梁位移速率越大，K值越高。這表明，當(dāng)試樣受力狀態(tài)越緊張時(shí)，斷裂韌性越好，對(duì)應(yīng)地，橫梁位移速率越小，斷裂韌性越差。三、結(jié)論通過本次實(shí)驗(yàn)，我們得出了以下結(jié)論：1.TC11鈦合金的應(yīng)力-應(yīng)變曲線呈線性增長趨勢(shì)，但其斜率會(huì)隨著橫梁位移速率的增加而遞增。2.TC11鈦合金的K值與橫梁位移速率有關(guān)，速率越高，K值越大，試樣的斷裂韌性越好。該研究對(duì)于