基于Nakazima试验的铝合金板材AA5086成形极限研究
发布时间：2020-08-15 08:30
【摘要】：铝合金由于具有密度小、比强度高、耐腐蚀等优良的特性,成为汽车轻量化的理想材料。成形极限图(Forming Limit Diagram,FLD)经常用作判断金属板材成形性能,在工业中得到了广泛的应用,FLD为有限元模拟判别板材失效和破裂提供了重要标准,对工艺优化有很大作用,开展铝合金成形极限图的研究对汽车轻量化具有重要意义。目前,针对成形极限图的研究较为广泛,但是在准确获取FLD及其影响因素方面仍然需要充分的研究。研究表明,曲率、缩颈准则、板材厚度、温度、速率、应变路径等因素均对铝合金成形极限均有一定的影响。本文利用Nakazima试验结合数值模拟的方式构建了铝合金AA5086成形极限图,并研究了不同因素对其成形极限的影响。主要内容如下:(1)开展了铝合金AA5086板材不同温度和应变速率下的单向拉伸试验,并通过逆向识别的方法获取了 Lin-Voce和Ludwick两种硬化方程的参数,研究发现Lin-Voce硬化方程对高温下的软化行为描述较好,而Ludwick硬化方程对低温下的硬化行为描述较好。(2)基于 Nakazima 试验和 Digital Image Correlation(DIC)技术,构建了铝合金AA5086板材试验FLD,研究了凸模曲率、缩颈准则、板材厚度、温度、速率对成形极限的影响。研究发现大曲率会导致成形极限曲线向右上方偏移,不同缩颈准则确定的成形极限曲线有一定的差别,板材厚度能提高成形极限,同一速率下,极限应变与温度呈正相关,而同一温度下,极限应变与速率呈负相关。(3)基于Lin-Voce和Ludwick硬化方程,建立了 Nakazima和M-K有限元模型,预测了不同板材厚度、温度和速率下的FLD,并与试验结果进行了比较。研究表明硬化方程对预测的成形极限有一定的影响,在Nakazima有限元模型中,Lin-Voce硬化方程预测的结果略低于Ludwick硬化方程,在M-K有限元模型中,FLD左侧两种硬化方程预测的结果相近,而在FLD右侧Lin-Voce硬化方程预测的结果要高于Ludwick硬化方程。常温条件下,Nakazima有限元模型基于两种硬化方程构建的FLD与试验均有一定的误差,对于M-K有限元模型,基于Lin-Voce硬化方程构建的FLD与1.0和1.5mm厚度板材的试验FLD符合较好,而Ludwick硬化方程构建的FLD与2.0mm厚度板材的试验FLD符合较好。此外,M-K有限元模型中的厚度不均度系数f0表现出了对板材厚度、温度、速度的敏感性,随着厚度和温度的增加而增加,随着速度的增加而减小。(4)基于M-K有限元模型,研究了应变路径对成形极限曲线的影响,并通过理论推导和数值模拟的方式建立了不同板材厚度的应力成形极限图。研究表明,成形极限曲线对应变路径敏感,而应力成形极限曲线对应变路径不敏感,板材厚度对应力成形极限曲线有积极的影响,厚度越大,应力成形极限曲线越高。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG146.21
【图文】：
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本文编号：2793868
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG146.21
【图文】：
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