Piastre composite in acciaio al titanio può combinare pienamente l'eccellente resistenza alla corrosione e la stabilità termica del metallo titanio, nonché l'elevata resistenza dell'acciaio strutturale, combinando così i vantaggi del rivestimento e del substrato metallico e avere buone prospettive di applicazione ingegneristica. Le piastre composite in acciaio al titanio vengono generalmente lavorate con metodi compositi esplosivi o laminanti. Le proprietà meccaniche della piastra composita sono influenzate da vari fattori come le proprietà meccaniche del rivestimento e del substrato, le proprietà dell'interfaccia di legame e il rapporto composito, che spesso richiedono ricerche specializzate.
Attualmente, gli studiosi hanno condotto ricerche rilevanti sulle proprietà meccaniche delle piastre composite di acciaio al titanio da diverse prospettive. Xie et al. hanno studiato la microstruttura e le proprietà meccaniche delle piastre composite esplosive laminate a caldo di acciaio industriale puro per tubazioni Ti-X65 utilizzando metodi di osservazione metallografica e test meccanici. I risultati hanno mostrato che la morfologia dell’interfaccia influenza direttamente la qualità del legame tra il rivestimento in titanio e la piastra in acciaio. Liu et al. hanno studiato le proprietà meccaniche delle piastre composite di acciaio al titanio attraverso esperimenti e hanno osservato la morfologia dell'interfaccia delle piastre. I risultati hanno mostrato che la resistenza al taglio delle interfacce ondulate era superiore a quella delle interfacce diritte. Ban Huiyong et al. [4] hanno condotto test monotoni di trazione, flessione e taglio su piastre composite di acciaio al titanio TA2/Q235B e i risultati hanno mostrato che il rapporto composito delle piastre composite di acciaio al titanio influisce direttamente sulla loro curva sforzo-deformazione e sugli indicatori di prestazione meccanica. Oltre alle prestazioni statiche, anche le prestazioni meccaniche delle piastre composite in acciaio al titanio sotto carico ciclico sono cruciali. Tuttavia, secondo la letteratura disponibile al pubblico, non ci sono attualmente risultati sperimentali sulle prestazioni di isteresi delle piastre composite di acciaio al titanio sotto carico ciclico sia a livello nazionale che internazionale.
Per studiare la relazione costitutiva dell'isteresi delle piastre composite di acciaio al titanio sotto carico ciclico, sono state condotte prove di trazione monotona e prove di carico sotto sei diversi regimi di carico ciclico per ottenere le loro proprietà statiche e di isteresi. L'espressione di Ramberg Osgood viene utilizzata per adattare la curva di scheletro sperimentale e il modello costitutivo plastico viene utilizzato per descrivere le sue prestazioni di isteresi. I parametri del materiale nel modello sono calibrati sulla base dei risultati sperimentali. Infine, è stato utilizzato il software agli elementi finiti ABAQUS per simulare numericamente il processo di prova di carico ciclico.
La piastra composita in acciaio al titanio utilizzata nell'esperimento è composta da metallo di titanio TA2 e acciaio Q235 che sono stati composti in modo esplosivo. Lo spessore nominale delle piastre composite in acciaio al titanio comprende quattro tipi: 11,2 mm, 13,2 mm, 15,2 mm e 17,2 mm. Lo spessore nominale dello strato di titanio è di 1,2 mm, formando quattro diversi rapporti compositi. Le dimensioni dei provini sono state progettate in base ai riferimenti [4] e [6], come mostrato nella Figura 1. La sezione di bloccaggio e la sezione parallela di ciascun provino sono state attraversate da un arco circolare con un raggio di 50 mm. Sono stati progettati un totale di 28 campioni, inclusi 4 campioni di carico monotonico e 24 campioni di carico ciclico, tutti lavorati utilizzando il taglio del filo lungo la direzione di laminazione delle piastre composite di acciaio al titanio.
Per evitare che il provino si deformi sotto compressione troppo presto durante il processo di carico e ottenere una curva di isteresi relativamente completa, il sistema di carico è determinato in base al principio di minore compressione e progresso graduale. Sono stati progettati sei diversi regimi di carico ciclico (Figura 2), tutti caricati in base al controllo dello spostamento. Tra questi, i regimi di carico L1, L4 e L5 erano di uguale carico incrementale, mentre L2, L3 e L6 erano di uguale ampiezza di carico. I regimi di carico L4 e L5 possono ritardare o addirittura evitare la deformazione causata dalla compressione del provino, determinando una curva di isteresi più completa.
