6k21铝合金板材拉剪变形行为的研究

发布时间：2017-08-27 01:15

  本文关键词：6k21铝合金板材拉剪变形行为的研究

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【摘要】：铝合金板材受拉剪外载荷变形的情形经常出现在汽车碰撞中。此外,板材成形过程中,有时由于受力情形复杂,经常是两向或三向外载的复合。拉剪变形情形是板材受载中常见的一种,之前国内对铝合金板材在拉剪作用力下的变形行为的研究鲜有。6k21铝合金作为6系铝合金的代表,在汽车覆盖件生产制造中经常被用到。本文主要以金属板材拉剪变形行为的研究较匮乏为出发点,通过对6k21-T4铝合金工字形试样施加水平和竖直方向的拉力,使其中间区域出现拉剪复合受载变形区来研究拉剪复合载荷下材料的变形行为。通过有限元分析软件对不同轧制角?=0°、45°和90°和不同加载路径?=90°、75°、60°、45°和30°下的工字形试样进行了分析,得到了试样沿竖直方向的应力-应变曲线随?、?的变化规律。分析结果表明,材料各向异性明显出现,随着?角的减小,应力-应变曲线迅速降低。通过双向线性比例加载试验装置对上述有限元分析中对应不同轧制角?和不同加载路径?下的6k21-T4铝合金工字形件进行了拉剪试验。试验中,6k21铝合金各向异性较明显;且随着?角的减小,应力-应变曲线迅速降低,同时试验的屈服强度、抗拉强度、强度系数和硬化指数等均随着?角的减小而迅速降低。试验结果跟有限元分析规律一致,有限元分析结果是可信的。以拉剪变形得到的试验数据为基础,通过对不同轧制方向的试验屈服轨迹与Miss、Hill 48和Barlat理论屈服轨迹进行了对比,发现工字形试样在拉剪载荷下为拉-压应力状态,试验屈服轨迹在以1 2?-?为坐标轴的主应力空间中的第四象限,且试验屈服点与常用于描述铝合金板材的Barlat屈服轨迹最为接近。大变形中局部区域的转动效应明显,若忽略转动效应则会有虚假应变的产生,使测量的应变不准确,甚至出现谬误。拉剪变形中易于出现局部区域的较大转动。本文将和分解定理应用到板材大变形中,通过和常用于应变计算的Cauchy应变张量、Green应变张量进行理论和试验的对比,证明了和分解定理在处理变形中存在较大转动问题时计算应变和转动角的准确性及优势。
【关键词】：拉剪变形 轧制角α 加载路径β 比例加载 大变形转动效应
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.21
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-20
• 1.1 引言9
• 1.2 金属材料不同加载方式国内外研究现状9-17
• 1.2.1 双拉试验国内外研究现状9-11
• 1.2.2 双压试验国内外研究现状11-12
• 1.2.3 剪切试验国内外研究现状12-14
• 1.2.4 拉压试验国内外研究现状14
• 1.2.5 拉（压）扭试验国内外研究现状14-17
• 1.3 拉剪试验国内外研究现状17-18
• 1.4 本课题的研究意义及内容18-20
• 第2章 拉剪变形试验原理20-26
• 2.1 引言20
• 2.2 拉剪试验原理20-21
• 2.3 轧制角 α 与加载路径 β 角的规定21-23
• 2.3.1 轧制角 α 的规定21-22
• 2.3.2 加载路径 β 角的规定22-23
• 2.4 拉剪受力分析23-24
• 2.5 本章小结24-26
• 第3章 拉剪变形有限元分析26-36
• 3.1 引言26
• 3.2 材料机械性能的测试26-28
• 3.2.1 单拉应力-应变曲线26-27
• 3.2.2 材料性能参数27-28
• 3.3 拉剪变形有限元分析模型28-29
• 3.4 拉剪变形有限元分析结果29-35
• 3.4.1 应力-应变曲线30-32
• 3.4.2 a 对应力-应变曲线的影响32-34
• 3.4.3 a、b 对最大抗拉强度的影响34-35
• 3.5 本章小结35-36
• 第4章 拉剪变形的试验研究36-57
• 4.1 引言36
• 4.2 试验方案及材料36-40
• 4.2.1 试验设备36-38
• 4.2.2 试样形状尺寸及坯料38-39
• 4.2.3 拉剪试验方案39-40
• 4.3 拉剪应力-应变曲线分析40-48
• 4.3.1 试验真实应力-应变曲线40-43
• 4.3.2 不同加载路径 β 下应力-应变曲线的比较43-44
• 4.3.3 a、b 对屈服强度ss 的影响44-46
• 4.3.4 a、b 对抗拉强度bs 及其对应下的应变 εb的影响46-47
• 4.3.5 b 对硬化指数n和强度系数k的影响47-48
• 4.4 b 对最大主应变的影响48-51
• 4.5 拉剪试验屈服轨迹的研究51-56
• 4.5.1 三种屈服准则简介及其轨迹方程的确定51-53
• 4.5.2 试验屈服时主应力1s 和2s 的确定53-54
• 4.5.3 试验屈服轨迹和理论屈服轨迹的对比54-55
• 4.5.4 a、b 对试验屈服轨迹的影响55-56
• 4.6 本章小结56-57
• 第5章 拉剪变形下转动效应的研究57-70
• 5.1 引言57
• 5.2 和分解定理简介57-59
• 5.3 三种变形公式计算结果的理论对比59-63
• 5.4 和分解定理的试验验证63-69
• 5.5 本章小结69-70
• 结论70-71
• 参考文献71-77
• 致谢77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 郑钰;李宏烨;庄新村;赵震;;金属板料剪切试验方法及应用的研究现状[J];上海交通大学学报;2014年03期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 黄建科;金属成形过程的细观损伤力学模型及韧性断裂准则研究[D];上海交通大学;2009年

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本文编号：743650