基于各向异性的铝合金动态力学性能及切削本构模型研究

发布时间：2024-05-12 11:56

　　航空铝合金在航空航天等高端装备中的应用非常广泛,由于经过轧制、预拉伸等成形工艺和添加成分的不同导致了基体形成的组织结构呈现出性能较大差异,对实际的加工和应用过程中会产生复杂的影响。在材料去除率高、质量要求高的航空航天工业多采用高速切削加工,相对于传统切削,更高的切削速度在材料切削变形区呈现出明显的局部高应变率、大应变、瞬时高温和材料脆化等特征,增加了构建准确描述材料力学性能模型的难度。由于试验手段和建模方法等的局限,导致了所构建的材料本构模型对高速切削加工的适应性不高,直接影响到航空航天铝合金高速切削模拟精度。论文以各向异性7050-T7451铝合金为研究材料,重点针对铝合金板材在不同取向(轧向、法向、横向)的动态加载下表现的不同动态力学行为进行了研究,借助材料实验、切削实验与数值模拟,通过研究材料各取向工件变形的动态力学性能数据、切削力、切削温度等数据,分别建立了能初步反映各向异性的材料本构模型。沿7050-T7451铝合金轧板轧向、法向、横向获取的试样,完成了常温动态冲击压缩实验,对三种取向试样的动态力学性能数据进行了分析;利用实验数据分别确定了三种取向的J-C本构参数,并将结果输...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 金属动态力学性能研究
        1.2.1 材料动态力学性能研究方法
        1.2.2 材料各向异性对力学性能的影响
        1.2.3 金属切削本构模型
    1.3 存在的问题
    1.4 主要研究内容
第二章 基于各向异性的铝合金动态力学性能研究
    2.1 7050 -T7451铝合金材料性能
    2.2 各向异性铝合金动态冲击压缩实验
        2.2.1 试样准备
        2.2.2 实验原理
        2.2.3 实验过程
    2.3 结果与分析
        2.3.1 压缩试样变化
        2.3.2 各取向应力-应变曲线
        2.3.3 各向异性对剪切微观形貌的影响特征研究
    2.4 本章小结
第三章 7050-T7451铝合金冲击压缩本构模型与仿真研究
    3.1 动态冲击压缩过程的J-C本构参数求解
        3.1.1 参数A、B、n的确定
        3.1.2 参数C的确定
    3.2 动态冲击压缩过程仿真与分析
        3.2.1 冲击压缩仿真建模
        3.2.2 仿真结果分析
    3.3 模型预测与实验结果验证
    3.4 本章小结
第四章 7050-T7451的高速切削本构模型研究
    4.1 Oxley流线理论及应用
    4.2 正交切削模型剪切角获取
        4.2.1 高速切削剪切角的获取方法
        4.2.2 剪切角实验过程及参数
    4.3 正交切削模型的切削力与切削温度确定
        4.3.1 切削力实验
        4.3.2 切削温度实验
    4.4 基于Oxley流线理论的J-C本构方程建立
    4.5 本章小结
第五章 高速切削模拟与实验验证
    5.1 高速切削仿真建模
        5.1.1 高速铣削二维有限元几何模型的建立
        5.1.2 刀具与切屑相关问题分析
        5.1.3 热传导与对流换热
        5.1.4 材料本构模型
    5.2 模拟与实验的切削力分析
    5.3 模拟与实验切削温度的分析
    5.4 各向异性对切削力影响分析
    5.5 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
附录



本文编号：3971294