锆合金薄板成形极限线的理论预测与数值模拟

发布时间：2021-05-20 14:51

　　锆合金因其优异的核性能、力学性能及耐腐蚀性能在核工业以及航空航天领域有着广泛应用,对锆合金板料的冲压成形性能进行研究具有十分重要的意义。成形极限图（FLD）是判断板材成形性能的重要工具,可以用来预测金属板材在成形过程中的问题。而通过试验获取成形极限图的方法成本高昂而且耗时耗力,因此本文以厚度为0.46mm的Zr-Sn-Fe锆合金板料为研究对象,运用理论推导和有限元模拟相结合的方法获取该锆合金板料的成形极限线,并对其影响因素以及应用等方面进行分析研究。本文首先以塑性理论中各向异性屈服准则、流动法则以及硬化准则等理论知识为基础,运用Hill79屈服准则分别推导出了基于Swift分散性失稳理论和Hill集中性失稳理论条件下的极限应变的公式。同样在Hill79屈服准则下,根据M-K凹槽理论,应用MATLAB编写了相应的程序,以此来获得不同应力路径下的极限应变。将材料的力学性能参数带入不同的理论模型,从而得到该型号锆合金的理论成形极限线,并进行对比分析,研究了相关参数的选取对成形极限线的影响。其次在DYNAFORM软件中模拟凸模胀形试验,通过改变应变路径的方法来获取板料的成形极限线。通过分析,运... 

【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 锆合金在核工业中的应用
        1.2.1 锆及锆合金
        1.2.2 锆及锆合金的发展
        1.2.3 锆及锆合金的应用
    1.3 板料冲压数值模拟技术研究现状
    1.4 成形极限图
        1.4.1 成形极限图的简介
        1.4.2 成形极限图的获取方法
        1.4.3 锆合金成形极限图的研究问题
    1.5 本文的主要研究内容
第2章 板料塑性变形的基本理论
    2.1 引言
    2.2 材料塑性本构方程
        2.2.1 材料初始屈服准则
        2.2.2 强化规则和后继屈服函数
        2.2.3 增量理论
        2.2.4 全量理论
    2.3 板材的塑性拉伸失稳理论
        2.3.1 Swift分散性失稳准则
        2.3.2 Hill集中性失稳准则
        2.3.3 M-K失稳准则
    2.4 本章小结
第3章 锆合金薄板成形极限的计算
    3.1 引言
    3.2 锆合金板材力学性能参数测定
    3.3 锆合金薄板极限应变的计算
        3.3.1 基于Swift分散性失稳的极限应变计算
        3.3.2 基于Hill集中性失稳的极限应变计算
        3.3.3 基于M-K理论模型的极限应变计算
    3.4 理论FLC的获取
        3.4.1 基于Swift-Hill失稳准则的理论FLC
        3.4.2 基于M-K理论模型的FLC
    3.5 理论预测结果分析
        3.5.1 屈服函数指数参数M对FLC的影响
        3.5.2 初始厚度不均度f0对FLC的影响
    3.6 本章小结
第4章 锆合金板材成形极限图数值模拟研究
    4.1 引言
    4.2 胀形有限元模型建立
        4.2.1 虚拟试验模型的建立及网格划分
        4.2.2 材料模型选择和相关成形参数设定
    4.3 数值模拟中板料破裂判断
    4.4 有限元模型准确性验证
    4.5 数值模拟建立成形极限线
    4.6 本章小结
第5章 有限元影响因素分析及试验验证
    5.1 引言
    5.2 有限元模拟的影响因素
        5.2.1 摩擦系数对成形极限图的影响及分析
        5.2.2 虚拟速度对成形极限图的影响及分析
        5.2.3 压边力对成形极限图的影响及分析
    5.3 FLC在模拟成形中的应用
        5.3.1 锆合金盒形件拉深成形试验
        5.3.2 锆合金盒形件拉深成形有限元分析
    5.4 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]我国核电规模化发展的必要性[J]. 吴海明,陈惠.  中国核工业. 2015(05)
[2]核级锆产业观察[J]. 杨金凤.  中国核工业. 2014(04)
[3]锆合金在核工业中的应用及研究进展[J]. 王旭峰,李中奎,周军,田锋.  热加工工艺. 2012(02)
[4]锆合金研究进展及我国核电站用锆材国产化的思考[J]. 袁改焕,卫新民.  钛工业进展. 2011(06)
[5]核级锆及锆合金研究状况及发展前景[J]. 王峰,王快社,马林生,张兵,孔亮,林兆霞.  兵器材料科学与工程. 2012(01)
[6]激光拼焊板破裂判据的建立及成形极限预测[J]. 陈炜,侯波,贝建伟,彭志刚,冯华云.  江苏大学学报(自然科学版). 2008(04)
[7]矩形盒拉深成形的数值模拟与实验[J]. 王元勋,王书恒,沈为,李荣峰.  华中科技大学学报(自然科学版). 2006(12)
[8]数值模拟中应用最小厚度准则预测板料成形极限[J]. 陈劼实,周贤宾,刘长丽.  中国机械工程. 2006(S1)
[9]一种基于有限元仿真的板料成形极限预测方法[J]. 王辉,高霖,赵明琦.  山东大学学报(工学版). 2006(02)
[10]动态显式分析在冲压件结构优化设计中的运用[J]. 彭林法,金隼,李成锋,来新民.  农业机械学报. 2006(02)

博士论文
[1]N18锆合金板材加工过程中微观组织及织构演变的定量研究[D]. 陈建伟.重庆大学 2012
[2]应力成形极限在板料成形分析中的应用基础研究[D]. 陈明和.南京航空航天大学 2008
[3]基于连续损伤力学的金属板材成形极限研究[D]. 黄婧.武汉理工大学 2006

硕士论文
[1]锆合金薄板光纤激光焊接工艺研究[D]. 胡林西.湖南大学 2016
[2]AA5083薄壳热态理论成形极限图研究[D]. 赵建培.燕山大学 2016
[3]铝合金板料成形极限预测及数值模拟研究[D]. 江仲海.吉林大学 2015
[4]高强钢板热冲压成形极限线数值模拟和试验研究[D]. 陈航.哈尔滨工业大学 2013
[5]AZ31镁合金板材高温成形极限图的理论获取[D]. 刘光晓.吉林大学 2013
[6]AZ31镁合金板材热态下成形极限图的试验研究与数值模拟[D]. 刘毅.太原理工大学 2012
[7]汽车覆盖件成形性分析和数值模拟[D]. 韦东来.吉林大学 2004



本文编号：3197945