AA5083薄壳热态理论成形极限图研究

发布时间：2017-10-16 06:01

  本文关键词：AA5083薄壳热态理论成形极限图研究

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【摘要】：温热条件下高强铝合金成形性能的判定为当前研究热点,理论成形极限图(Forming Limit Diagram,FLD)作为评判板料成形性能的方法之一得到了广泛关注。通过建立温度成形条件下的铝板成形极限预测模型,可以帮助设计者在工艺理论研究和数值仿真等方面预判材料产生失稳的趋势,对其成形能力进行合理评价。本文以AA5083薄壳为研究对象,通过板料热单向拉伸试验,建立了AA5083板料与温度相关的本构方程,基于引入厚向应力影响的M-K理论修正模型,运用Newton Raphson迭代法求解得到理论FLD。将在平面应力状态和三向应力状态下的AA5083薄壳理论FLD进行对比,分析表明厚向应力促使理论成形极限曲线(Forming Limit Curve,FLC)得到有效提高,在第一象限内较为突出;研究了应变硬化指数n、应变速率敏感性指数m、变形温度T和初始厚度不均度f0等参数对理论FLC的影响规律及理论FLC对相关参数敏感性受厚向应力的影响,并在一定程度上探讨了理论FLC的应变路径相关性。通过推导运算将得到的极限应变转换为极限应力,得到了基于应力的成形极限图(Forming Limit Stress Diagram,FLSD)和改进应力成形极限图(Extended Stress-based Forming Limit Diagram,XSFLD),研究了厚向应力和材料性能参数对FLSD和XSFLD的影响规律,探讨了FLSD和XSFLD的应变路径相关性,结果表明两者的应变路径相关性基本相同。AA5083管材热态颗粒介质压力成形(Hot Granule Medium Pressure Forming,简称HGMF)工艺仿真分析表明,厚向应力对利用理论FLD判定管材阶梯轴胀形破裂危险区的预测结果具有显著影响,且与工艺实验结果基本吻合,即厚向应力在一些板料成形工艺的理论预测中不能忽略;对比FLD和FLSD的预测结果,理论FLSD可以进一步缩小破裂危险区域的判定区间。
【关键词】：成形极限图 铝合金 M-K模型 厚向应力 HGMF工艺
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.21
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义10
• 1.2 成形极限图概述10-14
• 1.2.1 成形极限图简介10-13
• 1.2.2 成形极限理论的发展13-14
• 1.3 理论成形极限图国内外研究概况14-16
• 1.4 亟待解决的问题及主要研究内容16-18
• 1.4.1 亟待解决的问题16
• 1.4.2 本文主要研究内容16-18
• 第2章 热态AA5083薄壳材料模型建立18-27
• 2.1 引言18
• 2.2 AA5083材料性能试验18-19
• 2.3 AA5083板料真实应力应变曲线19-23
• 2.4 AA5083板料本构模型23-24
• 2.5 拉伸断口形貌分析24-26
• 2.6 本章小结26-27
• 第3章 AA5083理论应变成形极限图研究27-46
• 3.1 引言27
• 3.2 引入厚向应力M-K模型的建立与求解27-32
• 3.3 变形条件和材料性能对理论FLD的影响32-40
• 3.3.1 厚向应力对理论FLD的影响32-33
• 3.3.2 初始厚度不均度f0对FLD的影响33-36
• 3.3.3 应变硬化指数n和应变速率敏感性指数m对FLD的影响36-39
• 3.3.4 变形温度对理论FLD的影响39-40
• 3.4 加载路径对理论FLD的影响40-44
• 3.4.1 预应变对理论FLC的影响40-42
• 3.4.2 厚向应力对理论FLC应变路径相关性的影响42-44
• 3.5 本章小结44-46
• 第4章 AA5083理论应力成形极限图研究46-61
• 4.1 引言46
• 4.2 传统经典应力成形极限图FLSD46-54
• 4.2.1 应力成形极限理论模型的建立46-47
• 4.2.2 理论FLSD及影响因素47-51
• 4.2.3 应变路径对理论FLSD的影响51-54
• 4.3 改进应力成形极限图54-59
• 4.3.1 理论XSFLD及影响因素54-58
• 4.3.2 应变路径对理论XSFLD的影响58-59
• 4.4 本章小结59-61
• 第5章 AA5083管材热态颗粒介质压力成形仿真61-68
• 5.1 引言61
• 5.2 HGMF工艺试验及数值仿真模型的建立61-62
• 5.3 试验与仿真结果分析62-66
• 5.3.1 基于理论FLD的极限应变分析63-65
• 5.3.2 基于理论FLSD的极限应力分析65-66
• 5.4 本章小结66-68
• 结论68-69
• 参考文献69-74
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果74-75
• 致谢75

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