Abstract Because of its excellent properties, such as good corrosion resistance, high specific strength and important ductility, the AA5383 aluminum alloy is largely employed for naval applications. In this work, the mechanical behavior of the AA5383 alloy at elevated temperatures, which is an important aspect for the control of forming operations, is investigated. For this purpose, an experimental campaign, including uniaxial tension, biaxial tension, and shear tests, is performed to cover an important range of temperatures (623∼723 K) and strain rates (10−4∼10-1 s-1). A constitutive model for the description of the high temperature behavior of the AA5383 alloy is then proposed. For the deformation behavior, this model combines a viscoplastic flow rule with the BBC2003 anisotropic yield criterion. Also, the prediction of ductile fracture, which is an important aspect for formability, relies on an extended version of the modified Mohr-Coulomb criterion. The extension allows including the impact of temperature and strain rate on ductile fracture as well as a cut-off value for stress triaxiality. Finally, numerical simulations of the experimental tests are performed to identify the flow rule, yield criterion and fracture criterion parameters by combining different optimization methods. The numerical and experimental results of the different tests are in good agreement, which indicates that the proposed constitutive model is well suited for investigating the impact of process conditions on the formability of the AA5383 alloy at high temperatures.

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AA5383合金高温力学行为的实验和数值研究

摘要 AA5383铝合金由于具有良好的耐腐蚀性能、高比强度和重要的延展性等优异性能，被广泛用于海军应用。在这项工作中，研究了 AA5383 合金在高温下的机械行为，这是控制成形操作的一个重要方面。为此，进行了包括单轴拉伸、双轴拉伸和剪切测试在内的实验活动，以覆盖重要的温度范围 (623∼723 K) 和应变率 (10-4∼10-1 s-1)。然后提出了用于描述 AA5383 合金高温行为的本构模型。对于变形行为，该模型结合了粘塑性流动规则和 BBC2003 各向异性屈服准则。此外，韧性断裂的预测，这是可成形性的一个重要方面，依赖于修改后的 Mohr-Coulomb 准则的扩展版本。扩展允许包括温度和应变率对延性断裂的影响以及应力三轴性的截止值。最后，结合不同的优化方法，对实验试验进行数值模拟，确定流动规律、屈服准则和断裂准则参数。不同试验的数值和实验结果具有很好的一致性，这表明所提出的本构模型非常适合研究工艺条件对 AA5383 合金高温成形性的影响。扩展允许包括温度和应变率对延性断裂的影响以及应力三轴性的截止值。最后，结合不同的优化方法，对实验试验进行数值模拟，确定流动规律、屈服准则和断裂准则参数。不同试验的数值和实验结果具有很好的一致性，这表明所提出的本构模型非常适合研究工艺条件对 AA5383 合金高温成形性的影响。扩展允许包括温度和应变率对延性断裂的影响以及应力三轴性的截止值。最后，结合不同的优化方法，对实验试验进行数值模拟，确定流动规律、屈服准则和断裂准则参数。不同试验的数值和实验结果具有很好的一致性，这表明所提出的本构模型非常适合研究工艺条件对 AA5383 合金高温成形性的影响。屈服准则和断裂准则参数结合不同的优化方法。不同试验的数值和实验结果具有很好的一致性，这表明所提出的本构模型非常适合研究工艺条件对 AA5383 合金高温成形性的影响。屈服准则和断裂准则参数结合不同的优化方法。不同试验的数值和实验结果具有很好的一致性，这表明所提出的本构模型非常适合研究工艺条件对 AA5383 合金高温成形性的影响。