精密成形工程

作者：卢祖超, 路来骁, 孙杰, 石奇龙, 詹红, 舒大禹

单位：1.山东建筑大学 机电工程学院,济南 250101;<br>2.山东大学 机械工程学院,济南 250100;<br>3.西南技术工程研究所,重庆 400039

关键词：ZL114A铝合金,静动态力学性能,霍普金森压杆试验,Johnson-Cook本构模型,最小二乘法

基金：国防基础科研项目（JCKY2023209C003）; 山东省自然科学基金面上项目（ZR2023ME153）

目的 研究ZL114A铝合金在不同应变率和温度下的静动态力学性能,采用准静态拉伸试验与动态霍普金森压杆试验相结合的方法,系统分析其流动应力行为,建立Johnson-Cook本构模型。方法 通过电子万能试验机进行准静态拉伸试验,获取准静态条件下该材料的应力-应变曲线。结合配有电磁加热装置的霍普金森压杆设备进行动态压缩试验,获取材料在不同温度、不同应变率条件下的应力-应变曲线,探究温度（20~420 ℃）与应变率（1 500~5 800 s-1）对材料力学性能的影响规律。通过最小二乘法拟合试验数据,建立了适用于高温高应变率条件下的J-C本构模型。结果 ZL114A铝合金在常温低应变率条件下表现出较弱的应变率敏感性;在高温条件下表现出较高的温度敏感性;材料的流动应力随应变的增加呈现显著增加的趋势,而温度升高会引发热软化效应,导致流动应力降低。基于最小二乘法拟合试验数据,建立的J-C本构模型能够有效耦合应变、应变率及温度效应,其预测结果与试验数据在一定误差范围内较为吻合。结论 建立的Johnson-Cook本构模型能有效预测材料在复杂工况下的力学响应,为航空、汽车和机械工程领域的结构设计和优化提供了理论依据。

来源：2026年第2期

《精密成形工程》期刊编辑部

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