材料高应变率脆化断裂特征对切屑形成控制的应用研究
发布时间：2021-04-12 04:12
作为航空轻合金的典型材料,航空铝合金7050-T7451具有低密度、高比强度、高比刚度、耐高低温耐腐蚀和抗疲劳特性,能够满足航空航天装备轻量化要求,被广泛应用于飞机结构件制造领域。由于加工过程中去除量大、切削用时长,多采用高速切削技术。高速切削加工过程中变形区内材料局部高应变率、高温作用下使塑性材料的动态力学性能会呈现脆性材料特征,发生塑脆转化而形成锯齿形切屑。目前用于表征高速切削损伤模型未能考虑材料高应变率下切屑形成的塑脆转效应,因此建立考虑塑脆转化特征损伤模型对高速切削切屑进行表征,是实现切屑形成主动控制的重要理论基础和前提。首先,针对高应变率下材料断裂失效过程进行研究,综合考虑板材在预拉伸轧制等成型过程中产生的织构化差异进行试样预制,借助霍普金森拉杆、扫描电镜（SEM）、超景深显微镜、金相显微镜以及电子背散射衍射对其动态力学性能和断裂特征进行分析,表征其高应变率加载下动态力学和断裂特征的差异化原因,揭示塑脆转化的临界条件。其次,借助有限元进行不同缺口半径的准静态拉伸实验模拟,同时进行准静态(0.001-0.1s-1)、动态(1000s-1
【文章来源】：济南大学山东省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
航空航天中轻合金结构件应用
5(e) 无剪切带的锯齿形切屑 (b) 有剪切带的锯齿形切屑图1.2 切屑形态分类高速切削加工中材料失效行为十分复杂，在一定应变率范围内材料强度、弹塑性力学性能会发生明显变化。高应变率导致材料塑性改变，使形成的切屑形态会有带状-锯齿-单元切屑转变的趋势[31]。研究者普遍采用基于最大应力、最大应变或应变能密度的断裂依据[32,33]，利用有限元软件对绝热剪切带进行仿真研究。Chen[34]利用仿真和实验手段对比钛合金的切屑形态，将切屑断裂过程分为启动和断裂演化两部分，如图 1.3 所示。图1.3 仿真和实验切屑形态对比国内外学者对锯齿形切屑形成过程的研究，主要集中在绝热剪切理论[30]和周期性断裂理论这两类。基于上述理论对锯齿状切屑形成机理进行了研究。Klamecki[35]基于绝热剪切理论，以 Merchant[36,37]原理为依据发现锯齿形切屑的形成归因于剪切面上的总变形量突变和剪切角的突变。杨奇彪[38]通过 Ti6A14V、淬硬 45 钢和 A17050 的高速直角切削研究，提出绝热剪切变形在
利用仿真和实验手段对比钛合金的切屑形态，将切屑断裂过程分为启动和断裂演化两部分，如图 1.3 所示。图1.3 仿真和实验切屑形态对比国内外学者对锯齿形切屑形成过程的研究，主要集中在绝热剪切理论[30]和周期性断裂理论这两类。基于上述理论对锯齿状切屑形成机理进行了研究。Klamecki[35]基于绝热剪切理论，以 Merchant[36,37]原理为依据发现锯齿形切屑的形成归因于剪切面上的总变形量突变和剪切角的突变。杨奇彪[38]通过 Ti6A14V、淬硬 45 钢和 A17050 的高速直角切削研究，提出绝热剪切变形在锯齿形切屑中占据主导地位，并用锯齿化频率、锯齿化程
【参考文献】：
期刊论文
[1]高速切削材料变形及断裂行为对切屑形成的影响机理研究[J]. 王兵,刘战强. 金属加工(冷加工). 2018(11)
[2]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)
[3]铝合金在中国民用航空器上的应用[J]. 王国军,王祝堂. 轻合金加工技术. 2017(11)
[4]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)
[5]高速变形材料塑性及JC和MSV断裂准则的表达能力[J]. 陶恒,苏国胜. 工具技术. 2017(08)
[6]2024-T3铝合金的动态断裂韧性[J]. 王思军,李宁,郗学奎. 精密成形工程. 2017(04)
[7]延性金属动态拉伸断裂的损伤演化研究[J]. 彭辉,裴晓阳,陈实,祁美兰,柏劲松,李平,贺红亮. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2017(07)
[8]金属材料断裂准则研究进展[J]. 高珍鹏,宫旭辉,薛钢. 材料开发与应用. 2016(01)
[9]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)
[10]高速切削过程绝热剪切局部化断裂预测[J]. 谷丽瑶,王敏杰. 机械工程学报. 2016(05)
博士论文
[1]轧制工艺影响高强韧特厚板组织与力学性能的机理研究[D]. 谢保盛.北京科技大学 2018
[2]高速切削锯齿形切屑的形成机理及表征[D]. 杨奇彪.山东大学 2012
硕士论文
[1]钛合金Ti6Al4V切屑形成过程的实验研究与有限元模拟[D]. 王雨溥.大连理工大学 2017
本文编号：3132594
【文章来源】：济南大学山东省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
航空航天中轻合金结构件应用
5(e) 无剪切带的锯齿形切屑 (b) 有剪切带的锯齿形切屑图1.2 切屑形态分类高速切削加工中材料失效行为十分复杂，在一定应变率范围内材料强度、弹塑性力学性能会发生明显变化。高应变率导致材料塑性改变，使形成的切屑形态会有带状-锯齿-单元切屑转变的趋势[31]。研究者普遍采用基于最大应力、最大应变或应变能密度的断裂依据[32,33]，利用有限元软件对绝热剪切带进行仿真研究。Chen[34]利用仿真和实验手段对比钛合金的切屑形态，将切屑断裂过程分为启动和断裂演化两部分，如图 1.3 所示。图1.3 仿真和实验切屑形态对比国内外学者对锯齿形切屑形成过程的研究，主要集中在绝热剪切理论[30]和周期性断裂理论这两类。基于上述理论对锯齿状切屑形成机理进行了研究。Klamecki[35]基于绝热剪切理论，以 Merchant[36,37]原理为依据发现锯齿形切屑的形成归因于剪切面上的总变形量突变和剪切角的突变。杨奇彪[38]通过 Ti6A14V、淬硬 45 钢和 A17050 的高速直角切削研究，提出绝热剪切变形在
利用仿真和实验手段对比钛合金的切屑形态，将切屑断裂过程分为启动和断裂演化两部分，如图 1.3 所示。图1.3 仿真和实验切屑形态对比国内外学者对锯齿形切屑形成过程的研究，主要集中在绝热剪切理论[30]和周期性断裂理论这两类。基于上述理论对锯齿状切屑形成机理进行了研究。Klamecki[35]基于绝热剪切理论，以 Merchant[36,37]原理为依据发现锯齿形切屑的形成归因于剪切面上的总变形量突变和剪切角的突变。杨奇彪[38]通过 Ti6A14V、淬硬 45 钢和 A17050 的高速直角切削研究，提出绝热剪切变形在锯齿形切屑中占据主导地位，并用锯齿化频率、锯齿化程
【参考文献】：
期刊论文
[1]高速切削材料变形及断裂行为对切屑形成的影响机理研究[J]. 王兵,刘战强. 金属加工(冷加工). 2018(11)
[2]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)
[3]铝合金在中国民用航空器上的应用[J]. 王国军,王祝堂. 轻合金加工技术. 2017(11)
[4]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)
[5]高速变形材料塑性及JC和MSV断裂准则的表达能力[J]. 陶恒,苏国胜. 工具技术. 2017(08)
[6]2024-T3铝合金的动态断裂韧性[J]. 王思军,李宁,郗学奎. 精密成形工程. 2017(04)
[7]延性金属动态拉伸断裂的损伤演化研究[J]. 彭辉,裴晓阳,陈实,祁美兰,柏劲松,李平,贺红亮. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2017(07)
[8]金属材料断裂准则研究进展[J]. 高珍鹏,宫旭辉,薛钢. 材料开发与应用. 2016(01)
[9]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)
[10]高速切削过程绝热剪切局部化断裂预测[J]. 谷丽瑶,王敏杰. 机械工程学报. 2016(05)
博士论文
[1]轧制工艺影响高强韧特厚板组织与力学性能的机理研究[D]. 谢保盛.北京科技大学 2018
[2]高速切削锯齿形切屑的形成机理及表征[D]. 杨奇彪.山东大学 2012
硕士论文
[1]钛合金Ti6Al4V切屑形成过程的实验研究与有限元模拟[D]. 王雨溥.大连理工大学 2017
本文编号：3132594
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