复杂加载塑性成形过程中基于微孔洞演变的AA6061损伤行为研究

发布时间：2021-02-21 02:52

　　金属材料的失效断裂是损伤逐渐累积的结果,损伤的累积过程亦即材料内部微孔洞、微裂纹等缺陷随变形的演变过程,通常要经过微孔洞形核、长大、聚合以及微裂纹扩展形成宏观裂纹这四个阶段。金属材料在塑性成形过程中常常处在复杂的变路径加载环境下,加载路径的变化会对材料的损伤行为产生不可忽略的影响。为了提高有限元模拟对复杂加载塑性成形过程中材料损伤行为的预测精度,需要对微孔洞在变路径加载过程中的演变规律进行深入研究。GTN损伤模型是一种基于微孔洞形核、长大、聚合的耦合断裂准则,能够较为准确地描述单调加载过程中微孔洞的演变过程并预测材料的断裂行为,但目前对于模型及其参数在变路径加载条件下的研究较少,其在复杂加载环境下的应用仍存在诸多困难。因此,分析变路径加载条件下微孔洞的演变规律,进而探究预应变值及加载方向变化对于GTN模型预测孔洞演变过程的影响及预应变值与模型参数间的关系,对于拓宽GTN模型在复杂加载塑性成形过程中的适用性以及提高预测的准确性具有十分重要的意义。本文首先设计了退火态AA6061材料的变路径加载实验,包括预加载实验和第二阶段加载实验两部分,实验变量为预加载阶段的预变形量以及第二阶段加载实验... 

【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 变路径加载条件下损伤行为研究现状
    1.3 细观损伤力学的发展及研究现状
        1.3.1 细观损伤力学的发展
        1.3.2 GTN损伤模型及其参数确定方法研究现状
        1.3.3 微孔洞演变过程的研究现状
    1.4 课题主要研究内容
第二章 实验设计与方法
    2.1 引言
    2.2 实验材料
    2.3 变路径加载实验设计
        2.3.1 预加载实验
        2.3.2 第二阶段加载实验
    2.4 微孔洞及断口观察分析方法
        2.4.1 微孔洞的观察和统计
        2.4.2 断口观察方法
    2.5 本章小结
第三章 变路径加载条件下AA6061 微孔洞演变规律研究
    3.1 引言
    3.2 微观断口分析
    3.3 微孔洞演变过程分析
    3.4 实验结果与分析
        3.4.1 预应变值对微孔洞演变规律的影响
        3.4.2 加载方向变化对微孔洞演变规律的影响
    3.5 基于体胞模型的微孔洞演变规律数值模拟研究
        3.5.1 数值模拟方案
        3.5.2 模拟结果与分析
    3.6 本章小结
第四章 变路径加载条件下基于微孔洞演变的GTN损伤模型参数研究
    4.1 引言
    4.2 GTN损伤模型及数值实现算法
    4.3 数值模拟方案
        4.3.1 流动应力外推模型
        4.3.2 变路径加载实验数值建模
    4.4 变路径加载条件下GTN损伤模型参数研究
        4.4.1 预应变值对GTN模型参数的影响
        4.4.2 加载方向变化对GTN模型参数的影响
        4.4.3 GTN模型参数预测及实验验证
    4.5 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]剪切修正GTN模型在拉剪变路径加载问题中的适用性[J]. 王婷婷,庄新村,赵震.  锻压技术. 2017(05)
[2]TC4钛合金GTN损伤模型反向标定法研究[J]. 王明正,李晓延.  稀有金属材料与工程. 2012(05)
[3]材料常用流动应力模型研究[J]. 李宏烨,庄新村,赵震.  模具技术. 2009(05)
[4]6063铝合金在不同应力状态下的变形及损伤行为[J]. 徐文福,车洪艳,陈剑虹.  机械工程材料. 2009(01)
[5]用于物体表面形貌和变形测量的三维数字图像相关方法[J]. 潘兵,谢惠民,李艳杰.  实验力学. 2007(06)
[6]2169钢细观损伤参数识别[J]. 黄西成,陈裕泽,陈勇梅,牛伟.  材料工程. 2007(04)
[7]塑性加工的有限元模拟—工艺过程优化的新工具[J]. 刘明俊,孙友松.  机电工程技术. 2003(05)
[8]细观力学和细观损伤力学[J]. 杨卫.  力学进展. 1992(01)

博士论文
[1]金属板材成形过程中的细观损伤机理研究及其数值模拟[D]. 赵鹏经.北京科技大学 2018
[2]冲压成形中破裂和回弹的细观损伤力学分析[D]. 陈志英.上海交通大学 2009
[3]金属成形过程的细观损伤力学模型及韧性断裂准则研究[D]. 黄建科.上海交通大学 2009
[4]考虑尺寸效应的Gurson模型[D]. 文洁.清华大学 2003

硕士论文
[1]基于GTN模型的镁合金异形件SGMF工艺研究[D]. 李建超.燕山大学 2017
[2]非比例加载条件下Al2024韧性断裂形式和机理研究[D]. 朱险锋.上海交通大学 2016
[3]大锻件孔洞缺陷演化过程的跨尺度数值模拟方法研究[D]. 康冬.燕山大学 2015
[4]基于GTN损伤的铝合金管内高压成形的破裂预测[D]. 刘银泉.哈尔滨工业大学 2013
[5]基于修正的GTN模型分析韧性材料的细观循环损伤[D]. 靳丽莉.广西大学 2012
[6]42CrMo钢塑性成形中的损伤开裂研究[D]. 刘革.中南大学 2011
[7]材料中微孔洞与微裂纹演化及各向异性性质影响的初步研究[D]. 胡创国.西北工业大学 2001
[8]韧性材料中微孔洞绕夹杂形核及其后续损伤演化的初步研究[D]. 王玲玲.西北工业大学 2001



本文编号：3043737