纯铝柔性变厚度微轧制尺寸效应与数值模拟研究

发布时间：2021-05-10 11:06

　　由于微机电系统（MEMS）和电子信息行业的全面迅猛发展,行业对于高精度微型零件的市场需求量逐年加大,对其精度的要求也越来越高。在微成形过程中,尺寸效应无疑是影响加工精度和加工效率的一个重要影响因素,由于尺寸效应的出现,传统的塑性加工理论中一些与尺寸无关的力学量表现出对尺寸的依赖性,因此有必要对微成形中的尺寸效应进行研究。本文在实验室研究了纯铝薄板在变厚度微轧制过程中所存在的尺寸效应,采用变厚度微轧制实验、数值模拟相结合的方法研究了尺寸效应对纯铝在变厚度微轧制过程中变形行为的影响规律,也通过实验验证了模拟结果的可靠性。主要研究结果如下:（1）随着晶粒尺寸的增大,纯铝薄板抗拉强度减小,延伸率下降。（2）随着晶粒尺寸的增大,轧件边部不均匀变形增加,边部凸起越来越明显,材料塑性越来越不稳定。（3）随着晶粒尺寸的增大,轧件发生相同程度变形时,所需轧制力减小。（4）随着试样尺寸的增大,纯铝薄板抗拉强大增大,延伸率增大。（5）随着试样尺寸的增大,轧件边部不均匀变形减少,边部凸起越来越不明显,材料塑性越来越稳定。（6）随着试样尺寸的增大,纯铝薄板发生相同程度变形时,所用轧制力增大。 

【文章来源】：辽宁科技大学辽宁省

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
中文摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 微轧制技术研究现状
    1.3 尺寸效应研究现状
    1.4 晶体塑性数值模拟研究现状
    1.5 本文的研究目的及主要内容
2 实验材料及方法
    2.1 实验材料
    2.2 实验方案
    2.3 实验方法及设备
        2.3.1 退火处理
        2.3.2 纳米压痕仪
        2.3.3 拉伸实验
        2.3.4 金相实验
        2.3.5 扫描电镜
        2.3.6 透射电子显微镜
3 尺寸效应对纯铝薄板力学性能的影响
    3.1 实验方案
    3.2 退火温度对晶粒尺寸的影响
    3.3 尺寸效应对显微硬度值的影响
    3.4 尺寸效应对拉伸力学性能的影响
    3.5 尺寸效应对断口形貌的影响
    3.6 本章小结
4 纯铝柔性变厚度微轧制数值模拟模型建立
    4.1 条件应力应变曲线
    4.2 本构关系
        4.2.1 复合模型
        4.2.2 表面层模型
    4.3 多晶体模型
        4.3.1 描述多晶体结构的Voronoi图
        4.3.2 多晶体模型的生成
        4.3.3 创建不同晶体尺寸和厚度尺寸的多晶体模型
    4.4 材料属性赋予
    4.5 柔性变厚度微轧制过程模拟
5 有限元模拟尺寸效应对纯铝柔性变厚度微轧制过程中变形行为的影响.
    5.1 晶粒尺寸对变形均匀性的影响
    5.2 轧件厚度对变形均匀性的影响
    5.3 最大轧制力大小对轧件变形均匀性的影响
    5.4 尺寸效应对柔性变厚度微轧制过程中轧制力的影响
    5.5 变厚度轧制过程中轧制力各阶段的变化规律
    5.6 本章小结
6 柔性变厚度微轧制实验
    6.1 实验方法
    6.2 轧件拉伸性能的研究
        6.2.1 晶粒尺寸对拉伸性能影响
        6.2.2 厚度尺寸对拉伸性能影响
        6.2.3 不同轧制力大小对拉伸性能的影响
        6.2.4 不同轧制速度对拉伸性能的影响
    6.3 轧件断口形貌的研究
        6.3.1 晶粒尺寸的影响
        6.3.2 不同厚度尺寸的影响
        6.3.3 轧制力大小的影响
        6.3.4 轧制速度的影响
    6.4 柔性变厚度轧制后轧件位错密度研究
    6.5 轧件边部不均匀变形的研究
        6.5.1 晶粒尺寸对边部轮廓的影响
        6.5.2 不同厚度对边部轮廓的影响
        6.5.3 不同轧制力对边部轮廓的影响
    6.6 本章小结
7 结论
参考文献
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
[1]微厚度板料成形数值模拟建模及弯曲回弹的尺寸效应研究[D]. 林晓娟.山东大学 2014

硕士论文
[1]微尺度下纯铜箔的力学性能及弯曲回弹研究[D]. 姚瑶.山东大学 2015
[2]微小型接插件冲压工艺研究[D]. 王姚舟.哈尔滨工业大学 2009
[3]微塑性成形本构关系及超薄板微弯曲成形研究[D]. 董培龙.江苏大学 2009



本文编号：3179256