Композитные пластины из титановой стали может полностью сочетать в себе превосходную коррозионную стойкость и термическую стабильность металлического титана, а также высокую прочность конструкционной стали, сочетая, таким образом, преимущества металла плакирования и подложки, и иметь хорошие перспективы инженерного применения. Композитные пластины из титановой стали обычно обрабатываются взрывными методами или методами прокатки композитов. На механические свойства композитной пластины влияют различные факторы, такие как механические свойства оболочки и подложки, свойства интерфейса склеивания и соотношение компонентов, которые часто требуют специальных исследований.
В настоящее время ученые провели соответствующие исследования механических свойств композитных пластин из титановой стали с разных точек зрения. Се и др. исследовали микроструктуру и механические свойства взрывных горячекатаных композитных пластин из промышленно чистой трубопроводной стали Ti-X65 методами металлографического наблюдения и механических испытаний. Результаты показали, что морфология интерфейса напрямую влияет на качество соединения между титановым покрытием и стальной пластиной. Лю и др. экспериментально изучил механические свойства композитных пластин из титановой стали и наблюдал морфологию интерфейса пластин. Результаты показали, что прочность на сдвиг волнистых поверхностей раздела выше, чем у прямых. Бан Хуэйонг и др. [4] провели монотонные испытания на растяжение, изгиб и сдвиг композитных пластин из титановой стали TA2/Q235B, и результаты показали, что соотношение композитных пластин из титановой стали напрямую влияет на их кривую напряжения и механические характеристики. Помимо статических характеристик, решающее значение также имеют механические характеристики композитных пластин из титановой стали при циклических нагрузках. Однако, согласно общедоступной литературе, в настоящее время нет экспериментальных результатов по гистерезисным характеристикам композитных пластин из титановой стали при циклическом нагружении как внутри страны, так и за рубежом.
Чтобы исследовать гистерезисную зависимость композитных пластин из титановой стали при циклическом нагружении, были проведены испытания на монотонное растяжение и испытания на нагрузку в шести различных режимах циклического нагружения для определения их статических и гистерезисных свойств. Выражение Рамберга-Осгуда используется для соответствия экспериментальной скелетной кривой, а пластическая конститутивная модель используется для описания ее характеристик гистерезиса. Параметры материала в модели калибруются на основе результатов экспериментов. Наконец, для численного моделирования процесса испытаний на циклическую нагрузку использовалось программное обеспечение конечных элементов ABAQUS.
Композитная пластина из титановой стали, использованная в эксперименте, состоит из металлического титана TA2 и стали Q235, подвергнутых взрывчатому составу. Номинальная толщина композитных пластин из титановой стали включает четыре типа: 11,2 мм, 13,2 мм, 15,2 мм и 17,2 мм. Номинальная толщина титанового слоя составляет 1,2 мм, что соответствует четырем различным соотношениям композитов. Размеры образцов были рассчитаны в соответствии со ссылками [4] и [6], как показано на рисунке 1. Секция зажима и параллельная секция каждого образца были соединены дугой окружности радиусом 50 мм. Всего было спроектировано 28 образцов, в том числе 4 образца с монотонным нагружением и 24 образца с циклическим нагружением, все из которых были обработаны методом резки проволокой вдоль направления прокатки композитных пластин из титановой стали.
Чтобы предотвратить слишком раннее коробление образца при сжатии в процессе нагружения и получить относительно полную кривую гистерезиса, система нагружения определяется на основе принципа меньшего сжатия и постепенного прогресса. Было разработано шесть различных режимов циклического нагружения (рис. 2), все из которых нагружались в соответствии с контролем смещения. Среди них режимы нагрузки L1, L4 и L5 представляли собой равную добавочную нагрузку, а L2, L3 и L6 — равную амплитудную нагрузку. Режимы нагружения L4 и L5 могут задержать или даже избежать коробления, вызванного сжатием образца, что приводит к более полной кривой гистерезиса.
