大变形状态下本构模型的建立与应用

发布时间：2017-06-18 17:09

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【摘要】：目前,随着板料成形技术的发展,其在汽车工业、航空航天、五金等领域都占有一席之地。如汽车覆盖件在加工过程中经过落料、拉伸及切边等多道工序,在加-工中,对其成形质量影响最大的就是板料的变形行为。在飞机的蒙皮成形过程中,板料应力应变状态对蒙皮零件的回弹大小也有着非常重要影响。这些都涉及到金属的大变形问题。大变形状态下弹塑性本构关系对板料成形中的损伤、断裂、回弹等行为及该理论成形都具有非常重要的意义。另外,金属大变形在实际的生产中具有重要应用。因此大变形状态下弹塑性本构关系的研究与搭建一直受到工程领域中研究学者的关注与重视。近年来,随着计算机技术、计算力学等先进技术、理论的发展,为大变形弹塑性本构理论的发展提供了坚实的基础,数值模拟逐渐成为塑性加工中不可缺少的组成。经国内外学者的研究发现,能否准确选择适当的材料的本构关系是影响数值模拟计算结果准确性和可靠性的最重要的因素之一。因此,对发展能真实反映材料性质的大变形本构模型提出了日益迫切的需求。目前,大变形状态下弹塑性本构关系的研究理论还不够完善,常用的研究方式是理论与实验研究相结合,应用材料实验结果建立相应的本构关系,也是行之有效的方法之一；其次就是以工程中的小变形研究理论为基础,将其在形式上进行改进,然后根据实际理论验证得到大变形理论。本文主要是通过简单的拉伸实验,对Trip590和57540进行单向拉伸实验设计,求解相关的力学性能参数,建立相应的有限元拉伸模型；通过分析实验数据中应力与载荷最大两种情况,对比前人提出的本构关系,拟合不同类型的大变形状态下本构方程,通过增补塑性应变方式来提高仿真精度,并得到可以表示大变形状态下应力-塑性应变数据。最后结合实验验证并修改了YLD2000-2D的屈服准则,并证明其可以提高仿真模型的精度；并基于C-H失稳准则推导了不同本构方程下的板料成形极限,并通过成形极限与压弯成形进行对比、验证,对该本构关系的普适性与可靠性进行验证。
【关键词】：板料成形 拉伸试验 数值模拟 大变形 本构模型
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG306
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 课题研究的背景8-9
• 1.2 大变形本构模型的研究现状9-12
• 1.2.1 大变形本构方程中相关材料参数的确定方法10-11
• 1.2.2 大变形本构关系的研究现状11-12
• 1.3 板料成形计算机辅助技术的研究现状12-14
• 1.4 本构关系的实验研究14-15
• 1.5 本课题主要研究内容与研究意义15-16
• 第二章 大变形弹塑性本构理论16-30
• 2.1 引言16
• 2.2 小变形弹塑性本构理论的介绍16-25
• 2.2.1 屈服条件16-18
• 2.2.2 硬化规律18-22
• 2.2.3 塑性流动法则22-23
• 2.2.4 弹塑性本构理论23-25
• 2.3 大变形理论基础介绍25-28
• 2.4 大变形弹塑性本构理论28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第三章 实验设计及分析30-36
• 3.1 拉伸实验的相关知识30-32
• 3.1.1 有限元分析方法30
• 3.1.2 拉伸实验30-32
• 3.2 实验32-35
• 3.2.1 单向拉伸实验32-33
• 3.2.2 实验数据处理33-35
• 3.3 本章小结35-36
• 4 本构模型的建立与研究36-61
• 4.1 常用本构模型的介绍36-38
• 4.2 不同拟合方式对拟合精度的影响38-41
• 4.3 基础研究与对比分析41-44
• 4.4 本构模型的相关研究44-46
• 4.5 新屈服准则的修改46-51
• 4.6 本构模型的验证及应用51-54
• 4.7 成形极限曲线的验证54-60
• 4.7.1 分散性失稳极限应变计算55-57
• 4.7.2 集中性失稳极限应变计算57-60
• 4.8 本章小结60-61
• 第五章 结论与展望61-62
• 5.1 主要结论61
• 5.2 研究展望61-62
• 参考文献62-67
• 申请学位期间的研究成果及发表的学术论文67-68
• 致谢68

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本文编号：460147