基于热模拟实验和晶体塑性理论的轻合金流变行为研究
[Abstract]:With the development of aerospace industry and the increasingly stringent requirements of lightweight products, light alloys, such as aluminum, titanium and magnesium alloys, are more and more widely used in the industrial field. Thermoplastic forming is an important way to manufacture light alloy products. It is of great theoretical and practical value to fully understand the comprehensive influence of macro forming conditions and microstructure on the mechanical behavior of hot forming. In this paper, the thermal simulation experiments of Al 7050 and Ti-6Al-4V were carried out under a wide range of deformation conditions by using Gleeble thermal simulation test machine, and the stress-strain curves of the materials during plastic deformation at high temperature were obtained. On this basis, the Johnson-Cook (JC) constitutive model and the Arrhenius (A-type) hyperbolic sinusoidal constitutive model with strain correction are established. The two constitutive models are coupled to DEFORM 3D finite element software, and the performance of different models in finite element simulation is analyzed synthetically from the aspects of stress, strain distribution and global deformation. Secondly, the mechanical behavior of polycrystalline materials in meso-angle is analyzed and discussed by combining the theory of crystal plasticity with finite element simulation. The main conclusions are as follows: 1 during high temperature compression deformation, the flow stress decreases with the increase of deformation temperature and increases with the increase of deformation rate. It has obvious thermal softening phenomenon and velocity sensitivity. The 2JC model has low precision in predicting rheological stress directly. The A-type constitutive model with strain compensation has higher prediction accuracy, and it can reflect the actual rheological behavior well even outside the experimental fitting data. 3 for the upsetting process of cylinder in thermal simulation experiment, The normal stress 蟽 z distribution on the surface of specimens calculated by the existing theoretical methods is very different, but the stress values obtained by numerical simulation using the above constitutive model are in good agreement with the analytical results. The results of direct stress prediction and numerical simulation of A-type constitutive model without strain compensation are lower than those of JC model. In addition, the constitutive equation has relatively little effect on the overall flow deformation of the metal material during the hot upsetting of a cylinder. 4 the crystal plastic finite element simulation of the upsetting process of the cylinder with a ratio of height to diameter of 1.5 is carried out. It is found that the change tendency of the total grain interface decreases first and then increases with the increase of deformation without considering recrystallization. For the polycrystalline material with obvious directionality, the grain boundary area increases faster and the deformation resistance increases because of the close orientation of adjacent grains and the easier coordination between the grains during plastic deformation. When the grain is mainly equiaxed, with the increase of deformation amount, the area of grain boundary interface increases greatly, and the possibility of dislocation movement being blocked at grain boundary is increased. When the grain size is larger, the stress concentration at grain boundary is obvious, and the deformation of crystal shows inhomogeneity. The smaller the grain size is, the more the grain interface increases and the strength of the material increases.
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:V252.2
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,本文编号:2396543
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