不同加载路径下的成形极限图研究
发布时间：2021-01-27 20:58
金属板料塑性成形理论研究对现代工业生产制造有重大意义,目前已运用于航天航空制造、仪器制造、汽车制造、装备制造等领域,具有无可取代的地位。在板料塑性成形领域中,成形极限是评价材料成形性能的重要指标。它确定了板料在变形过程中的最大变形程度,为生产制造和产品设计提供依据,而且在改善产品质量、降低生产成本方面有巨大贡献。因此成形极限的研究成为塑性成形理论领域的重要方向。为研究材料的成形极限,学者们提出了成形极限图（Forming Limit Diagram,FLD）的重要概念。成形极限图以次应变为横坐标,主应变为纵坐标,是不同加载路径下的成形极限点组成的曲线。成形极限图的实用性很强,可以直观的分辨出材料的安全区域和失效区域,并且能够有效的避免实际生产过程中发生的破裂问题,推动了板料成形领域的发展。目前获得成形极限图的主要方法有实验法、理论计算法、数值模拟法。然而,材料的各向异性、加工硬化现象以及加载路径的变化都对成形极限有着不同程度的影响。在生产制造过程中,材料的应变路径往往不是线性的,显然,由标准实验获得的线性路径下的成形极限图用于判断复杂成形中的材料破裂是不准确的。因此,还应该对复杂应变路...
【文章来源】：北方工业大学北京市
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
板料单向拉伸变形过程的四个阶段板料在成形过程中都有某一固定数值的应变范围，在应变范围内发生变形时，
第一章绪论3变的和为零，即(1-1)从上述方程可知，任意一个应变可以由其他两个量所表示。因此可以简化为两个应变量来表示材料的状态，即用作为成形极限图的纵坐标，作为横坐标，将板料处于不同应变状态下的成形极限应变以曲线的形式呈现[9]，如图1-2所示。曲线将整个图形直观的划分为两个区域，即安全区和破裂区。主应变与次应变的组合在曲线下方时，认为板料变形是安全的，在曲线上方时，板料可能发生破裂。图1-2成形极限图成形极限图的提出，为分析产生破裂的原因和工艺条件改善提供了实用判据；大大减少了工业生产中因表面缺陷而造成的浪费，降低了生产成本的同时，也为材料的挑选提供标准；促进了板料成形性能、塑性成形理论、成形工艺和质量检测的共同发展，是板材塑性成形发展史上的重要突破[10]。1.2.2成形极限图的获取方法当前获得成形极限图的方式主要有三种，分别为实验法、理论计算法和数值分析法。最早Keeler和Goodwin就是通过在板料上划分圆形网格进行实验，分析板料应变，建立成形极限图。（1）实验法通过实验法获取成形极限图有三种方法，分别为曲面法、平面法和双向拉伸实验法[11]。其中曲面法最常用到的是Nakazima[12],Hecker[13]等人提出的半球形凸模胀形实验法，如图1-3所示。首先在板料上印制圆形或者方形网格，如图1-4所示，网格大小在2.5mm左右最合适，网格太大会造成精度较差，网格太小会难于印制，造成测量误差增大。在计算上圆形网格比方形网格更容易，圆形网格
第一章绪论4在实验过程中变形成椭圆形，通过测量变形后的椭圆形网格长轴、短轴长度并与圆形网格对比，计算材料破裂区域附近的两个应变。实验过程为先用压边圈把试件固定压紧，再用刚性的半球形凸模冲压材料直到试件出现颈缩或破裂。通过使用不同宽度的试件进行实验，以及改变试件与刚性半球形冲头之间的润滑状态，可以获取不同应变路径状态。图1-3半球形凸模胀形实验模具图1-4方形网格和圆形网格示意图后来Marciniak[14]等人根据半球形凸模胀形法提出了平冲头刚模胀形实验法，即平面法，将凸形冲头改为平冲头，如图1-5所示。由于使用平冲头与材料直接接触进行冲压操作会使冲头圆角处的材料产生应力集中而引起断裂，因此在进行冲压实验时，可以在试件的下方加上垫片，防止冲头圆角处的材料发生破裂。图1-5平冲头钢模胀形实验模具实验法虽然可以获得真实的应变数据，但是实验所需要的材料数量巨大，且
【参考文献】：
期刊论文
[1]本构方程对6016铝合金板材成形极限影响分析[J]. 付健,郭丽丽. 大连交通大学学报. 2019(03)
[2]应变路径变化对材料韧性断裂的影响[J]. 朱险锋,王婷婷,庄新村,赵震. 锻压技术. 2016(06)
[3]应变路径对管材液压胀形成形极限图影响规律的实验研究[J]. 胡国林,蔡滨. 南方农机. 2015(10)
[4]基于延性损伤和剪切损伤的铝合金成形极限预测[J]. 张学广,刘纯国,郑愿,江仲海,李湘吉. 吉林大学学报(工学版). 2016(05)
[5]AZ31镁合金轧制板材各向异性力学性能研究[J]. 石宝东,彭艳,韩宇,刘子龙. 燕山大学学报. 2015(03)
[6]AZ31镁合金板材气体胀形的模拟及成形极限的预测[J]. 周国伟,李大永,彭颖红. 精密成形工程. 2014(06)
[7]基于修正M-K模型的铝合金板材成形极限图预测[J]. 杨希英,郎利辉,刘康宁,蔡高参,郭禅. 北京航空航天大学学报. 2015(04)
[8]热轧AZ31镁合金薄板的室温成形性[J]. 刘华强,唐荻,米振莉,胡水平,王哲. 北京科技大学学报. 2013(09)
[9]镁合金板材热态下成形极限预测研究[J]. 张小龙,曹晓卿,杨琳,樊奇,申潞潞. 锻压技术. 2013(04)
[10]不同应变路径下高强度钢板料成形数值模拟分析[J]. 齐振杰,夏琴香,戚春晓,邱遵文. 锻压技术. 2013(01)
博士论文
[1]成形极限图的获取方法与其在金属板料成形中的应用[D]. 王辉.南京航空航天大学 2011
硕士论文
[1]不同加载路径下金属板料的成形极限[D]. 徐园慧.北方工业大学 2017
[2]涉及各向异性和厚向应力的板料变形行为研究[D]. 王光阳.北方工业大学 2017
[3]AZ31镁合金板材热态下成形极限图的理论预测与数值模拟[D]. 张小龙.太原理工大学 2013
本文编号：3003721
【文章来源】：北方工业大学北京市
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
板料单向拉伸变形过程的四个阶段板料在成形过程中都有某一固定数值的应变范围，在应变范围内发生变形时，
第一章绪论3变的和为零，即(1-1)从上述方程可知，任意一个应变可以由其他两个量所表示。因此可以简化为两个应变量来表示材料的状态，即用作为成形极限图的纵坐标，作为横坐标，将板料处于不同应变状态下的成形极限应变以曲线的形式呈现[9]，如图1-2所示。曲线将整个图形直观的划分为两个区域，即安全区和破裂区。主应变与次应变的组合在曲线下方时，认为板料变形是安全的，在曲线上方时，板料可能发生破裂。图1-2成形极限图成形极限图的提出，为分析产生破裂的原因和工艺条件改善提供了实用判据；大大减少了工业生产中因表面缺陷而造成的浪费，降低了生产成本的同时，也为材料的挑选提供标准；促进了板料成形性能、塑性成形理论、成形工艺和质量检测的共同发展，是板材塑性成形发展史上的重要突破[10]。1.2.2成形极限图的获取方法当前获得成形极限图的方式主要有三种，分别为实验法、理论计算法和数值分析法。最早Keeler和Goodwin就是通过在板料上划分圆形网格进行实验，分析板料应变，建立成形极限图。（1）实验法通过实验法获取成形极限图有三种方法，分别为曲面法、平面法和双向拉伸实验法[11]。其中曲面法最常用到的是Nakazima[12],Hecker[13]等人提出的半球形凸模胀形实验法，如图1-3所示。首先在板料上印制圆形或者方形网格，如图1-4所示，网格大小在2.5mm左右最合适，网格太大会造成精度较差，网格太小会难于印制，造成测量误差增大。在计算上圆形网格比方形网格更容易，圆形网格
第一章绪论4在实验过程中变形成椭圆形，通过测量变形后的椭圆形网格长轴、短轴长度并与圆形网格对比，计算材料破裂区域附近的两个应变。实验过程为先用压边圈把试件固定压紧，再用刚性的半球形凸模冲压材料直到试件出现颈缩或破裂。通过使用不同宽度的试件进行实验，以及改变试件与刚性半球形冲头之间的润滑状态，可以获取不同应变路径状态。图1-3半球形凸模胀形实验模具图1-4方形网格和圆形网格示意图后来Marciniak[14]等人根据半球形凸模胀形法提出了平冲头刚模胀形实验法，即平面法，将凸形冲头改为平冲头，如图1-5所示。由于使用平冲头与材料直接接触进行冲压操作会使冲头圆角处的材料产生应力集中而引起断裂，因此在进行冲压实验时，可以在试件的下方加上垫片，防止冲头圆角处的材料发生破裂。图1-5平冲头钢模胀形实验模具实验法虽然可以获得真实的应变数据，但是实验所需要的材料数量巨大，且
【参考文献】：
期刊论文
[1]本构方程对6016铝合金板材成形极限影响分析[J]. 付健,郭丽丽. 大连交通大学学报. 2019(03)
[2]应变路径变化对材料韧性断裂的影响[J]. 朱险锋,王婷婷,庄新村,赵震. 锻压技术. 2016(06)
[3]应变路径对管材液压胀形成形极限图影响规律的实验研究[J]. 胡国林,蔡滨. 南方农机. 2015(10)
[4]基于延性损伤和剪切损伤的铝合金成形极限预测[J]. 张学广,刘纯国,郑愿,江仲海,李湘吉. 吉林大学学报(工学版). 2016(05)
[5]AZ31镁合金轧制板材各向异性力学性能研究[J]. 石宝东,彭艳,韩宇,刘子龙. 燕山大学学报. 2015(03)
[6]AZ31镁合金板材气体胀形的模拟及成形极限的预测[J]. 周国伟,李大永,彭颖红. 精密成形工程. 2014(06)
[7]基于修正M-K模型的铝合金板材成形极限图预测[J]. 杨希英,郎利辉,刘康宁,蔡高参,郭禅. 北京航空航天大学学报. 2015(04)
[8]热轧AZ31镁合金薄板的室温成形性[J]. 刘华强,唐荻,米振莉,胡水平,王哲. 北京科技大学学报. 2013(09)
[9]镁合金板材热态下成形极限预测研究[J]. 张小龙,曹晓卿,杨琳,樊奇,申潞潞. 锻压技术. 2013(04)
[10]不同应变路径下高强度钢板料成形数值模拟分析[J]. 齐振杰,夏琴香,戚春晓,邱遵文. 锻压技术. 2013(01)
博士论文
[1]成形极限图的获取方法与其在金属板料成形中的应用[D]. 王辉.南京航空航天大学 2011
硕士论文
[1]不同加载路径下金属板料的成形极限[D]. 徐园慧.北方工业大学 2017
[2]涉及各向异性和厚向应力的板料变形行为研究[D]. 王光阳.北方工业大学 2017
[3]AZ31镁合金板材热态下成形极限图的理论预测与数值模拟[D]. 张小龙.太原理工大学 2013
本文编号：3003721
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