6061铝合金的静动态力学性能和弹道行为

冯治建 胡孟磊 张雪峰

冯治建, 胡孟磊, 张雪峰. 6061铝合金的静动态力学性能和弹道行为[J]. 高压物理学报. doi: 10.11858/gywlxb.20251108
引用本文: 冯治建, 胡孟磊, 张雪峰. 6061铝合金的静动态力学性能和弹道行为[J]. 高压物理学报. doi: 10.11858/gywlxb.20251108
FENG Zhijian, HU Menglei, ZHANG Xuefeng. Static/Dynamic Mechanical Properties and Ballistic Behavior of 6061 Aluminum Alloy[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics. doi: 10.11858/gywlxb.20251108
Citation: FENG Zhijian, HU Menglei, ZHANG Xuefeng. Static/Dynamic Mechanical Properties and Ballistic Behavior of 6061 Aluminum Alloy[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics. doi: 10.11858/gywlxb.20251108

6061铝合金的静动态力学性能和弹道行为

doi: 10.11858/gywlxb.20251108

Static/Dynamic Mechanical Properties and Ballistic Behavior of 6061 Aluminum Alloy

  • 摘要: 铝合金因其优异的力学性能广泛应用于航空航天、船舶及高新领域,但其服役时常需承受动态冲击载荷,研究其动态加载下的力学响应具有重要理论和工程意义。以6061铝合金为研究对象,通过系统的实验测试和数值模拟,对其静、动态力学性能及弹道响应特性进行了深入研究。实验结果表明,在0.001~3800 s-1应变率范围内,6061铝合金表现出显著的应变率强化效应,流动应力随应变率的提高而显著增大,增幅达18.5%,但其应变硬化行为在不同应变率条件下保持相对稳定。基于最小二乘法标定的Johnson-Cook本构模型参数能够准确描述材料在不同应变率下的力学响应。弹道实验研究表明,球形弹丸侵彻6061铝合金靶板的弹道极限为282.6 m/s,且残余速度与入射速度在超弹道极限条件下呈良好的线性关系。靶板失效形貌分析揭示了其破坏模式与冲击速度有关:低速冲击下主要表现为复合应力主导的整体变形,而高速侵彻时则以局部剪切破坏为主。建立的有限元模型有效地再现了实验观测的弹道响应和破坏模式,误差小于5%,验证了拟合的本构模型参数和数值方法的可靠性。采用经过实验验证的有限元模型,对不同直径球形弹丸侵彻6061铝合金靶板的弹道响应进行了研究,在弹丸直径为10、8、6 mm时,靶板的弹道极限速度分别为283、392、443 m/s,因此,在靶板厚度不变的情况下,弹丸质量越高,靶板的弹道极限速度越大。研究结果为6061铝合金在冲击载荷条件下的工程应用提供了重要的理论依据和实验数据支撑。

     

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  • 网络出版日期:  2025-07-27

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