温载作用下船用铝合金材料长时拉伸特性研究

摘要

本文基于变温、多级应力、长时不间断拉伸试验方案,对两种典型的船用铝-镁合金和铝-镁-硅合金的母材和焊材进行长时拉伸试验,结果显示两种铝合金材料会发生应变增量的现象,表明时间、应力和温度对铝合金材料的应变增量有一定影响.结合铝合金材料长时拉伸的本构方程,通过对试验数据进行非线性最小二乘拟合,得到两种铝合金材料母材和焊材的本构关系,并作为某铝合金船上岸坐墩工况下船体局部结构变形仿真分析的数据输入,仿真结果分析表明船体在长时间应力不变的情形下仍然会有一定的变形.试验表明，在常温一升温至60℃恒温一降温至室温的条件下，铝合金材料在长时间应力不变的情形下仍然会有一定的变形，随应力增加，应变增量值增大。通过对试验结果的拟合，得到了可以较好的描述Al-Mg合金、AI-Mg-Si合金母材和焊材经过温度变化后回到常温下的本构关系模型。将典型铝合金材料本构关系参数导入船体局部结构模型进行有限元仿真计算，结果表明长时间应力不变，材料会产生一定应变增量，且根据本构关系关系可以预估变形的增量对船体结构影响和允许负载的时间。