轻质高强板塑性变形的各向异性屈服准则与失效模型的理论研究
发布时间：2021-06-11 05:54
轻质高强板（如超高强度钢、铝合金、钛合金等）因其高的强度/密度比,在汽车工业和航空航天工业领域的应用也日益广泛。轻质高强板材普遍存在各向异性特性明显、成形性差和回弹严重的问题,需要借助数值仿真技术,探索最优的成形工艺设计空间。因此,准确描述先进轻质高强板材的各向异性屈服与硬化特性,以及成形极限特性,对实现高精度的成形制造仿真具有重要意义。现有的屈服准则在关联流动准则框架下能较好地描述大多数材料拉伸状态下的屈服与各向异性特性,但对具有拉压应力不对称的材料则无法精确刻画。随着塑性变形理论的不断发展,非关联流动理论的应用中仍然存在着精度与效率兼顾的问题。如何准确反映轻质高强板材成形时应变路径和应力状态对材料成形极限和损伤破裂演化的影响,也是目前塑性变形理论领域研究的热点。因此,本文在国家自然科学基金航天联合基金重点项目（U1737210）、国家自然科学基金面上项目（51675332）、国家重点研发项目课题（2017YFB0304400）和上海市优秀学术带头人项目（19XD1401900）的资助下,针对轻质高强板材塑性变形的屈服特性、非关联流动理论、成形极限和韧性断裂准则等塑性加工领域的关键基...
【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】：194 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
参数μ对屈服方程的影响:(a)a=b=c=0,μ=0.1;(b)a=b=c=0,μ=-0.1;(c)σ3=0Fig.2-5Theinfluencesofparameterμontheproposedyieldfunction:(a)a=b=c=0,μ=0.1;(b)a=b=c=0,μ=-0.1;(c)σ3=0
上海交通大学工学博士学位论文130是孔洞剪切聚合。如果加载方向与连接孔洞部分断裂方向垂直，则属于第一类孔洞聚合过程。如果孔洞聚合沿着最大剪切应力方向，则属于第二类孔洞聚合过程。Weck和Wilkinson[224]曾研究过孔洞聚合过程，他们在金属薄板上用镭射有规律的钻了一系列的微小孔洞。然后沿不同方向拉伸该金属薄板，用扫描电子显微镜观察的孔洞聚合过程如图7-4所示。Jia和Povirk[225]也曾用此方法研究过孔洞的聚合过程。由于孔洞聚合过程也存在两种机理：拉伸缩颈聚合和剪切聚合。因此这里假设孔洞的聚合过程是这两种机理综合作用的结果。由于在断裂演化过程中，孔洞的长大过程也是拉伸机理和剪切机理综合作用的结果。因此在这里假设孔洞聚合函数Dc是与孔洞长大方程有关的。max,cgDfDf（7-5）(a)拉应力作用下的孔洞长大(b)剪应力作用下的孔洞长大(a)voidsgrowthintension(b)voidsgrowthinshearing图7-3两种孔洞长大示意图[222]Fig.7-3Schematicoftwokindsofvoidsgrowth[222](a)孔洞连接部分缩颈聚合(a)neckingoftheligamentbetweentwovoids(b)孔洞剪切聚合(b)shear-aggregationoftwovoids图7-4两种孔洞聚合机理[224]Fig.7-4Twokindsofmechanismsinvoidscoalescence
第八章一种考虑温度和应变速率的韧性断裂准则153线应该尽可能的和试验结果相贴合，包括颈缩前后的力-位移曲线。根据文献[227]，试样网格划分采用了减缩积分8节点实体单元(C3D8R)，网格尺寸长度为100μm。模拟过程中使用的是Hill"48非关联流动模型。对于温度演化规律和硬化模型均与文献[190]中的一样。对于温度的演化规律如公式（8-28）所示。考虑了应变速率和温度的硬化模型为：（8-19）公式（8-19）中表示与等效塑性应变有关的演化函数。这里采用了公式（5-36）所示的Swift硬化模型和公式（5-37）所示的Voce硬化模型相结合的方式：（8-20）其中参数表示Swift硬化模型和Voce硬化模型所占比例大校(a)低应变速率和中等应变速率下所使用的试样(a)Specimensforexperimentswithlowandintermediatestrainrates(b)高应变速率下所使用的试样(b)Specimensforexperimentswithhighstrainrates图8-1不同应变速率下带缺口(NT20andNT6)和带孔洞(CH)拉伸试样的尺寸[190]Fig.8-1Geometrydimensionsfornotchedtension(NT20andNT6)andtensionwithacentralhole(CH)withdifferentstrainrates[190]公式（8-19）中2p和3T分别表示与等效塑性应变速率和温度有关的演化函数。1p2p3T1p101expnppKpqb
【参考文献】：
期刊论文
[1]各向异性屈服准则的发展及实验验证综述[J]. 张飞飞,陈劼实,陈军,黄晓忠,卢健. 力学进展. 2012(01)
[2]A New Ductile Fracture Criterion for Various Deformation Conditions Based on Microvoid Model[J]. HUANG Jian-ke,DONG Xiang-huai(National Die and Mould CAD Engineering Research Center,Shanghai Jiao Tong University,Shanghai 200030,China). Journal of Iron and Steel Research（International）. 2009(05)
本文编号：3223957
【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】：194 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
参数μ对屈服方程的影响:(a)a=b=c=0,μ=0.1;(b)a=b=c=0,μ=-0.1;(c)σ3=0Fig.2-5Theinfluencesofparameterμontheproposedyieldfunction:(a)a=b=c=0,μ=0.1;(b)a=b=c=0,μ=-0.1;(c)σ3=0
上海交通大学工学博士学位论文130是孔洞剪切聚合。如果加载方向与连接孔洞部分断裂方向垂直，则属于第一类孔洞聚合过程。如果孔洞聚合沿着最大剪切应力方向，则属于第二类孔洞聚合过程。Weck和Wilkinson[224]曾研究过孔洞聚合过程，他们在金属薄板上用镭射有规律的钻了一系列的微小孔洞。然后沿不同方向拉伸该金属薄板，用扫描电子显微镜观察的孔洞聚合过程如图7-4所示。Jia和Povirk[225]也曾用此方法研究过孔洞的聚合过程。由于孔洞聚合过程也存在两种机理：拉伸缩颈聚合和剪切聚合。因此这里假设孔洞的聚合过程是这两种机理综合作用的结果。由于在断裂演化过程中，孔洞的长大过程也是拉伸机理和剪切机理综合作用的结果。因此在这里假设孔洞聚合函数Dc是与孔洞长大方程有关的。max,cgDfDf（7-5）(a)拉应力作用下的孔洞长大(b)剪应力作用下的孔洞长大(a)voidsgrowthintension(b)voidsgrowthinshearing图7-3两种孔洞长大示意图[222]Fig.7-3Schematicoftwokindsofvoidsgrowth[222](a)孔洞连接部分缩颈聚合(a)neckingoftheligamentbetweentwovoids(b)孔洞剪切聚合(b)shear-aggregationoftwovoids图7-4两种孔洞聚合机理[224]Fig.7-4Twokindsofmechanismsinvoidscoalescence
第八章一种考虑温度和应变速率的韧性断裂准则153线应该尽可能的和试验结果相贴合，包括颈缩前后的力-位移曲线。根据文献[227]，试样网格划分采用了减缩积分8节点实体单元(C3D8R)，网格尺寸长度为100μm。模拟过程中使用的是Hill"48非关联流动模型。对于温度演化规律和硬化模型均与文献[190]中的一样。对于温度的演化规律如公式（8-28）所示。考虑了应变速率和温度的硬化模型为：（8-19）公式（8-19）中表示与等效塑性应变有关的演化函数。这里采用了公式（5-36）所示的Swift硬化模型和公式（5-37）所示的Voce硬化模型相结合的方式：（8-20）其中参数表示Swift硬化模型和Voce硬化模型所占比例大校(a)低应变速率和中等应变速率下所使用的试样(a)Specimensforexperimentswithlowandintermediatestrainrates(b)高应变速率下所使用的试样(b)Specimensforexperimentswithhighstrainrates图8-1不同应变速率下带缺口(NT20andNT6)和带孔洞(CH)拉伸试样的尺寸[190]Fig.8-1Geometrydimensionsfornotchedtension(NT20andNT6)andtensionwithacentralhole(CH)withdifferentstrainrates[190]公式（8-19）中2p和3T分别表示与等效塑性应变速率和温度有关的演化函数。1p2p3T1p101expnppKpqb
【参考文献】：
期刊论文
[1]各向异性屈服准则的发展及实验验证综述[J]. 张飞飞,陈劼实,陈军,黄晓忠,卢健. 力学进展. 2012(01)
[2]A New Ductile Fracture Criterion for Various Deformation Conditions Based on Microvoid Model[J]. HUANG Jian-ke,DONG Xiang-huai(National Die and Mould CAD Engineering Research Center,Shanghai Jiao Tong University,Shanghai 200030,China). Journal of Iron and Steel Research（International）. 2009(05)
本文编号：3223957
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