2A12铝合金板材高温本构模型及拼焊板热态气压成形规律

发布时间：2021-04-27 11:25

　　随着航空航天工业的发展,新一代的运载装备提出了大型化、轻量化、长寿命和高可靠等要求,出现一类尺寸大、形状复杂、性能要求高的复杂整体薄壁构件。因为现有薄壁板坯的尺寸限制,需要采用拼焊坯料制造此类大尺寸整体薄壁构件。对于铝合金等室温下塑性差的轻质材料,需要在热态下成形以提高其成形性能。但是,铝合金拼焊坯料在高温变形过程中存在焊缝变形不协调、易开裂等问题。本文以2A12铝合金板材为对象,研究了高温下铝合金板坯的变形特性与本构模型,以及其拼焊板坯在单向和双向应力状态下的热态气压成形规律,进而探究了异形截面薄壁零件的热态气压成形新工艺。为了准确地分析铝合金在高温下的变形特性,建立了基于数字图像相关技术（DIC）的高温单向拉伸实时应变测量装置,研究了室温至475℃、应变速率0.001-0.1s-1条件下的高温变形行为,获得了不同条件下2A12板材的抗拉强度、断后延伸率及各向异性参数。研究了高温单向拉伸变形过程中的全场应变分布,分析了不同温度、不同应变速率条件下应变分布的变化规律。通过选取不同长度的标距段以及不同位置的局部点,分析了不同变形区域内的应变速率及流动应力变化规律。为了准确描述铝合金的高温... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：130 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 铝合金板材热成形技术研究现状
        1.2.1 超塑性成形技术
        1.2.2 快速气压成形技术
        1.2.3 热冲压成形技术
    1.3 铝合金拼焊板材制备及应用
        1.3.1 铝合金焊接技术
        1.3.2 铝合金拼焊板应用
    1.4 铝合金板材高温变形行为研究现状
        1.4.1 高温变形行为测试与表征方法
        1.4.2 高温变形本构模型
        1.4.3 几何非均匀材料变形行为
        1.4.4 组织性能非均匀材料变形行为
        1.4.5 拼焊板高温变形行为
    1.5 课题研究的意义和主要内容
第2章 2A12铝合金板材高温拉伸变形行为
    2.1 引言
    2.2 基于DIC系统的板材高温拉伸测试装置
        2.2.1 测试装置总体方案
        2.2.2 温度控制单元
        2.2.3 应变测量单元
    2.3 实验材料及方案
        2.3.1 实验材料
        2.3.2 热拉伸实验方案
    2.4 应变非均匀表征
        2.4.1 不同变形量时应变分布
        2.4.2 不同应变速率时应变分布
        2.4.3 不同温度时应变分布
    2.5 应变速率非均匀表征
        2.5.1 不同标距段应变速率
        2.5.2 不同局部点应变速率
    2.6 高温变形各向异性
        2.6.1 不同方向流动应力
        2.6.2 不同方向抗拉强度
        2.6.3 不同方向断裂延伸率
        2.6.4 不同方向厚向异性指数
    2.7 本章小结
第3章 2A12铝合金板材高温本构模型
    3.1 引言
    3.2 高温流动应力曲线确定方法
        3.2.1 应力应变曲线计算方法
        3.2.2 不同标距段应力应变曲线
        3.2.3 不同局部点应力应变曲线
    3.3 基于恒定应变速率的高温本构模型
        3.3.1 高温拉伸应力应变曲线
        3.3.2 Fields-Backofen模型
        3.3.3 Johnson-Cook模型
        3.3.4 Arrhenius模型
        3.3.5 模型精度分析
    3.4 基于实时应变速率的双幂函数本构模型
        3.4.1 模型的建立
        3.4.2 模型特性分析
        3.4.3 模型参数确定
        3.4.4 模型精度分析
    3.5 本章小结
第4章 2A12铝合金拼焊板高温拉伸变形行为
    4.1 引言
    4.2 搅拌摩擦焊板高温拉伸变形行为
        4.2.1 焊接工艺及实验方案
        4.2.2 应变的非均匀分布及其演变
        4.2.3 不同焊接参数板材高温变形行为
        4.2.4 焊缝不同区域高温力学性能
    4.3 熔焊板高温拉伸变形行为
        4.3.1 熔焊工艺及方案
        4.3.2 应变的非均匀分布及其演变
        4.3.3 焊缝不同区域高温力学性能
    4.4 本章小结
第5章 2A12铝合金拼焊板热态气压胀形变形行为
    5.1 引言
    5.2 实验装置及方案
        5.2.1 系统总体方案
        5.2.2 温度控制单元
        5.2.3 气压控制单元
    5.3 2A12板材热态气压胀形变形行为
        5.3.1 应变分布特征
        5.3.2 不同温度下胀形变形行为
    5.4 2A12搅拌摩擦焊板材热态气压胀形变形规律
        5.4.1 应变分布特征
        5.4.2 不同焊接参数下胀形变形行为
    5.5 2A12熔焊板材热态气压胀形变形行为
        5.5.1 应变分布特征
        5.5.2 不同温度下熔焊板材胀形变形行为
    5.6 高温变形焊缝强度设计准则
    5.7 本章小结
第6章 2A12铝合金异形截面薄壁零件热态气压成形
    6.1 引言
    6.2 零件特征分析及成形新工艺
        6.2.1 零件形状及尺寸
        6.2.2 熔焊制坯-热气压成形-搅拌摩擦拼焊工艺方法
    6.3 预制坯形状设计及数值模拟
        6.3.1 圆锥形预制坯
        6.3.2 异形截面预制坯
        6.3.3 数值模拟模型
        6.3.4 不同预制坯变形过程
    6.4 异形截面零件热态气压胀形变形规律
        6.4.1 应力分布规律
        6.4.2 壁厚分布规律
    6.5 异形截面零件热态气压成形实验研究
        6.5.1 实验装置
        6.5.2 贴模精度
        6.5.3 壁厚分布
    6.6 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
附件


【参考文献】：
期刊论文
[1]轻量化铝合金板材的应用及研究[J]. 王洪玮,齐乐,纵荣荣,李乐乐.  机械工程与自动化. 2019(04)
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[5]高强度板热冲压成形技术[J]. 朱梅云.  汽车工艺师. 2018(06)
[6]汽车轻量化结构件内高压成形技术与装备最新进展[J]. 韩聪,苑世剑.  汽车工艺师. 2017(04)
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本文编号：3163384