航空铝合金各向异性切削加工本构模型构建与应用研究
发布时间：2021-01-17 11:20
作为现代航空航天主承力结构件的首选材料,航空铝合金的不同轧制、预拉伸等成形工艺会导致其力学性能呈现出明显的各向异性,在高速切削加工局部“高应变率、大应变、高温”的大变形条件下,构建准确反映高速切削加工状态下材料本构模型的难度增加,使得掌握此条件下的材料力学性能和变形机理存在一定局限,制约了切削变形理论和加工模拟的发展。论文以航空铝合金7050-T7451预拉伸轧板为研究材料,借助理论分析、试验研究与数值模拟,重点分析了不同成形加载方向/角度下材料的动态力学性能变化规律,引入角度函数表征各向异性,构建了切削大变形条件下包含角度函数的本构模型,基于本构模型建立了各向异性特征下材料的正交切削加工仿真模型,揭示了切削参数-各向异性-切削加工性能之间的关系,得到了材料的最优高速切削加工范围。选取材料力学性能最具代表性的典型成形方向（轧向RD、横向TD和法向ND）预制试样,进行了不同成形加载方向下材料的准静态加载试验、动态冲击剪切试验及力学性能分析;考虑材料的成形方向影响,分别确定了不同成形加载方向下包含应变率敏感函数项的JC本构模型参数,借助不同本构模型与试验结果的对比数据,验证了所建本构模型的...
【文章来源】：济南大学山东省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
轻合金在航空航天制造领域的应用
航空铝合金各向异性切削加工本构模型构建与应用研究不适用于准确描述航空轻合金材料的动态力学行为，构建能够精确表征材向异性的本构模型显得尤为重要。同时，在微观织构和宏观力学性能差异同成形方向工件在切削变形过程中的力热耦合行为等也会发生相应变化，削加工性能。此，如何采用有效手段对材料本身存在的各向异性进行合理利用对于改善的加工性能具有重要意义，这种改善有利于选取性能优异的材料晶体学方生产加工过程中[8]，充分发挥材料性能潜力，提高其适用性，最大限度地，保证加工表面质量。
图 1.3 常见的实验手段及适用的应变、应变率范围 2024 铝合金在温度为 300~500℃，应变率为 10-4~10立了材料的 Arrhenius 本构模型；邹品等[14]采用 SH 在 应 变 率 103~0.3×104s-1范 围 内 的 动 态 力 学 性构模型描述了流变应力与应变的关系；谢灿军等[15]进率 SHPB 试验，结果表明材料具有明显的应变率强化和应变率强化效应的材料 JC 本构模型。型中，JC 本构模型因其形式简单、计算方便，并引入化参数[16]而被得到广泛应用，其一般形式为： mmrrTTTTC-)(1ln )1-Tm分别为变形温度、室温和材料熔点；A 为初始屈服化指数；C 为应变率敏感系数；m 为热软化指数；
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Z-A模型的GH4169高温合金动态本构关系[J]. 邹品,赵振华,闫欢松,孔祖开,刘璐璐,关玉璞,陈伟. 机械工程材料. 2018(08)
[2]金属和合金高温变形过程本构模型的研究进展[J]. 刘少飞,屈银虎,王崇楼,王彦龙,成小乐,王柯. 材料导报. 2018(13)
[3]热轧温度对Ti-6AL-4V合金组织及动态力学性能的影响（英文）[J]. 骆雨萌,刘金旭,李树奎,程兴旺. 稀有金属材料与工程. 2018(05)
[4]动态帽型剪切试样分析及实验验证[J]. 周刚毅,董新龙,付应乾. 兵工学报. 2017(12)
[5]2219铝合金动态力学性能及其本构关系[J]. 张子群,姜兆亮,魏清月. 材料工程. 2017(10)
[6]宽应变率范围下2A16-T4铝合金动态力学性能[J]. 惠旭龙,白春玉,刘小川,牟让科,王计真. 爆炸与冲击. 2017(05)
[7]多种迭代法适用范围的思考与新型迭代法[J]. 宋宁,陈飞驰,孟小枫. 科学家. 2017(13)
[8]6016铝合金冷轧显微组织和织构的演变[J]. 张克龙,张继祥,刘运腾,钟厉. 稀有金属材料与工程. 2017(06)
[9]纵向冲击压缩下LY12铝合金圆环的塑性失稳[J]. 施春英,徐松林,单俊芳,王鹏飞,胡时胜. 爆炸与冲击. 2017(03)
[10]材料动态性能对高速切削切屑形成的影响规律[J]. 王兵,刘战强. 中国科学:技术科学. 2016(01)
硕士论文
[1]基于各向异性的铝合金动态力学性能及切削本构模型研究[D]. 林文星.济南大学 2018
[2]双相钛合金Ti-6Al-4V在高应变率加载下变形和损伤各向异性[D]. 谭健.湘潭大学 2018
[3]钛合金加工表面织构模拟及摩擦特性研究[D]. 庞记明.山东大学 2017
[4]航空铝合金切削表层微观组织特征与性能研究[D]. 安增辉.济南大学 2016
本文编号：2982779
【文章来源】：济南大学山东省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
轻合金在航空航天制造领域的应用
航空铝合金各向异性切削加工本构模型构建与应用研究不适用于准确描述航空轻合金材料的动态力学行为，构建能够精确表征材向异性的本构模型显得尤为重要。同时，在微观织构和宏观力学性能差异同成形方向工件在切削变形过程中的力热耦合行为等也会发生相应变化，削加工性能。此，如何采用有效手段对材料本身存在的各向异性进行合理利用对于改善的加工性能具有重要意义，这种改善有利于选取性能优异的材料晶体学方生产加工过程中[8]，充分发挥材料性能潜力，提高其适用性，最大限度地，保证加工表面质量。
图 1.3 常见的实验手段及适用的应变、应变率范围 2024 铝合金在温度为 300~500℃，应变率为 10-4~10立了材料的 Arrhenius 本构模型；邹品等[14]采用 SH 在 应 变 率 103~0.3×104s-1范 围 内 的 动 态 力 学 性构模型描述了流变应力与应变的关系；谢灿军等[15]进率 SHPB 试验，结果表明材料具有明显的应变率强化和应变率强化效应的材料 JC 本构模型。型中，JC 本构模型因其形式简单、计算方便，并引入化参数[16]而被得到广泛应用，其一般形式为： mmrrTTTTC-)(1ln )1-Tm分别为变形温度、室温和材料熔点；A 为初始屈服化指数；C 为应变率敏感系数；m 为热软化指数；
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Z-A模型的GH4169高温合金动态本构关系[J]. 邹品,赵振华,闫欢松,孔祖开,刘璐璐,关玉璞,陈伟. 机械工程材料. 2018(08)
[2]金属和合金高温变形过程本构模型的研究进展[J]. 刘少飞,屈银虎,王崇楼,王彦龙,成小乐,王柯. 材料导报. 2018(13)
[3]热轧温度对Ti-6AL-4V合金组织及动态力学性能的影响（英文）[J]. 骆雨萌,刘金旭,李树奎,程兴旺. 稀有金属材料与工程. 2018(05)
[4]动态帽型剪切试样分析及实验验证[J]. 周刚毅,董新龙,付应乾. 兵工学报. 2017(12)
[5]2219铝合金动态力学性能及其本构关系[J]. 张子群,姜兆亮,魏清月. 材料工程. 2017(10)
[6]宽应变率范围下2A16-T4铝合金动态力学性能[J]. 惠旭龙,白春玉,刘小川,牟让科,王计真. 爆炸与冲击. 2017(05)
[7]多种迭代法适用范围的思考与新型迭代法[J]. 宋宁,陈飞驰,孟小枫. 科学家. 2017(13)
[8]6016铝合金冷轧显微组织和织构的演变[J]. 张克龙,张继祥,刘运腾,钟厉. 稀有金属材料与工程. 2017(06)
[9]纵向冲击压缩下LY12铝合金圆环的塑性失稳[J]. 施春英,徐松林,单俊芳,王鹏飞,胡时胜. 爆炸与冲击. 2017(03)
[10]材料动态性能对高速切削切屑形成的影响规律[J]. 王兵,刘战强. 中国科学:技术科学. 2016(01)
硕士论文
[1]基于各向异性的铝合金动态力学性能及切削本构模型研究[D]. 林文星.济南大学 2018
[2]双相钛合金Ti-6Al-4V在高应变率加载下变形和损伤各向异性[D]. 谭健.湘潭大学 2018
[3]钛合金加工表面织构模拟及摩擦特性研究[D]. 庞记明.山东大学 2017
[4]航空铝合金切削表层微观组织特征与性能研究[D]. 安增辉.济南大学 2016
本文编号：2982779
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