Validation of Ti-6Al-4V Alloy Mechanical Behavior Models for Conditions of Impact Damage of Turbine Engine Fan Blade

Abstract

The article describes a series of experiments and calculations for verification high-speed deformation behavior and fracture models for the titanium alloy Ti-6Al-4V. Samples made of the micro-and nanocrystalline structure alloy Ti-6Al-4V were ballistically damaged in conditions that meet a ballistic damage of real turbine engine fan blades. It is found that the behavior of the microcrystalline alloy is more accurately described by the Johnson-Cook model. In the case of nanocrystalline material the best fit is achieved by using the Cooper-Symonds model. The achieved models parameters are presented.

Experimental Finding of Dynamic Deformation Fields in Metal and Composite Plates Under Impact

“…В условиях ударного деформирования и разрушения конструктивных элементов типа пластин при пробивании бронезащиты или повреждении посторонними предметами деталей самолетов и двигателей реализуется неодноосное напряженно-деформированное состояние. Для определения параметров моделей материалов применительно к таким условиям проводят испытания в близких условиях -при ударе стальным шаром-ударником по пластине-образцу [3,4,[19][20][21][22][23][24][25].…”

“…В работе [19] на основе экспериментов по ударному пробиванию металлических пластин стальным шаром получены данные о скоростном упрочнении стали и меди при скоростях деформации порядка 10 4 с -1 . В работе [20] на основе подобных экспериментов верифицирована модель поведения при ударе для алюминиевого сплава, в работах [24,25] для титановых сплавов. В работах [3,4] эксперименты проводили на композиционных материалах.…”

“…В качестве параметров, используемых для верификации расчетных данных по результатам экспериментов, обычно используются геометрические параметры повреждения и их зависимости от скорости удара. Для более надежной верификации стремятся расширить круг этих параметров, в частности измеряют остаточные деформации в зоне соударения [22][23][24][25]. Особый интерес представляет величина предельной пластической деформации при разрушении, непосредственно используемая в моделях поведения материалов и существенно зависящая от скорости деформации.…”