【摘要】：隨著有限元仿真技術(shù)的發(fā)展,該技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域,尤其是在切削仿真領(lǐng)域得到了廣泛地應(yīng)用,而模擬的精度取決于用來表征材料變形情況的本構(gòu)模型,因此,材料本構(gòu)關(guān)系的研究稱為切削仿真領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。鈹材具有良好的機(jī)械綜合性能,在航空航天等高精密制造領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,尤其是應(yīng)用在陀螺儀高精度儀器的制造上。通過相應(yīng)的資料可以了解到鈹材常溫條件下的一些基本物理力學(xué)性能參數(shù),但是關(guān)于該材料在高溫和高應(yīng)變率下的力學(xué)性能,以及本構(gòu)關(guān)系的研究還\不完善。本文主要對鈹材的力學(xué)性能以及本構(gòu)關(guān)系進(jìn)行了研究,論文的主要研究內(nèi)容包括:首先,在常溫條件下,運(yùn)用萬能材料機(jī)進(jìn)行了鈹材的準(zhǔn)靜態(tài)壓縮試,得到了鈹材在常溫和低應(yīng)變率條件下的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系,結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果分析了鈹材的應(yīng)力應(yīng)變隨應(yīng)變率的變化關(guān)系,結(jié)果表明:常溫低應(yīng)變率條件下,鈹材的應(yīng)力應(yīng)變隨應(yīng)變率的變化不明顯,可以認(rèn)為鈹材對應(yīng)變率不敏感。其次,在高溫和高應(yīng)變率條件為變化條件,進(jìn)行了鈹材的霍普金森壓桿試驗(yàn),分別研究了溫度和應(yīng)變率對鈹材應(yīng)力應(yīng)變變化的影響情況,通過建立函數(shù)擬合試驗(yàn)數(shù)據(jù),繪制了該材料的應(yīng)變應(yīng)變曲線,并進(jìn)行分析,結(jié)果表明:在高溫高應(yīng)變率條件下,鈹材都經(jīng)歷了彈性階段和塑性階段,均沒有明顯的屈服階段,但是都存在應(yīng)變硬化現(xiàn)象。然后,根據(jù)材料的變形情況,選擇了J-C本構(gòu)模型,以準(zhǔn)靜態(tài)和霍普金森壓桿試驗(yàn)結(jié)果為依據(jù),建立了鈹材的J-C本構(gòu)模型關(guān)系,并將得到的本構(gòu)關(guān)系來表征該材料的變形情況,運(yùn)用ABAQUS軟件進(jìn)行了準(zhǔn)靜態(tài)和霍普金森壓桿實(shí)驗(yàn)的有限元仿真,結(jié)果得到的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系與試驗(yàn)值誤差小于20%,驗(yàn)證了本構(gòu)模型的正確性。最后,基于ABAQUS軟件,導(dǎo)入求得的鈹材的本構(gòu)模型,應(yīng)用于正交切削試驗(yàn),進(jìn)行了切削的有限元仿真,可以指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐,在一定程度上節(jié)約了時(shí)間和成本。
【學(xué)位授予單位】：北華航天工業(yè)學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TG146.24;TG506
【圖文】：

伸的試驗(yàn)方法，但是由于鈹材材料毒性以及昂貴性，本文采用準(zhǔn)靜態(tài)壓縮試驗(yàn)的方法主要對鈹材在低應(yīng)變率條件下的力學(xué)響應(yīng)進(jìn)行了研究。對于材料的力學(xué)研究，尤其是準(zhǔn)靜態(tài)條件下的研究，目前有很多的研究方法，然而 MTS 萬能材料實(shí)驗(yàn)機(jī)因?yàn)椴僮魇趾唵�，并且功能很全面，因此被廣泛的應(yīng)用于有關(guān)材料準(zhǔn)靜態(tài)力學(xué)的研究。本文采用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備是MTS 萬能實(shí)驗(yàn)機(jī) 3382，該實(shí)驗(yàn)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)對金屬及非金屬材料進(jìn)行拉伸、壓縮、剪切、等試驗(yàn)，還有疲勞以及韌性斷裂等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，并且擁有檢測設(shè)備�？梢詫�(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、輸出、并且能夠?qū)?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到各種曲線。2.1 實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備2.1.1 材料和試樣在本實(shí)驗(yàn)中，采用的鈹材材料的母料是棒狀的，鈹材的化學(xué)成分表如表 2.1，將棒狀鈹材母料通過線切割技術(shù)加工成直徑和高度均為 5mm 的圓柱體，并且對試樣的兩端和外圓表面都進(jìn)行磨光處理，避免在試驗(yàn)過程中的摩擦過大，如圖 2.1 所示為鈹材試樣圖和實(shí)物圖。

選用的實(shí)驗(yàn)儀器是萬能材料機(jī) 3382 如圖2.2 所示，圖中的裝置主要包括：上壓頭，下壓頭，傳感器，測試裝置，電腦控制系統(tǒng)。該裝置廣泛應(yīng)用于金屬、非金屬材料的拉、壓、彎剪等力學(xué)性能試驗(yàn)，符合本次試驗(yàn)所需要求。在試驗(yàn)壓縮前，需要在試件端面和與試樣接觸的壓頭端面都涂上凡士林，這樣做是為了減小試樣和壓頭之間的摩擦。在實(shí)驗(yàn)之前，需要對鈹材的實(shí)驗(yàn)試樣進(jìn)行多次尺寸的測量，以免實(shí)驗(yàn)誤差較大，測量的目的主要是為了保證試樣統(tǒng)一的原始尺寸。圖 2.2 萬能材料機(jī) 33822.2 實(shí)驗(yàn)原理準(zhǔn)靜態(tài)壓縮的過程是變形體在平衡狀態(tài)具有無限小的偏離，并且能夠隨時(shí)恢復(fù)這種偏離狀態(tài)，并且在恢復(fù)的過程中均勻緩慢沒有任何的突變發(fā)生[57]。研究材料的靜態(tài)力學(xué)性能，準(zhǔn)靜態(tài)壓縮試驗(yàn)是一種非常常見并廣泛使用的實(shí)驗(yàn)方法，準(zhǔn)靜態(tài)壓縮試驗(yàn)是指在特定的相同試驗(yàn)溫度、濕度和速度條件下，將試樣置于試驗(yàn)機(jī)的下壓頭上，并使得上壓頭靠近試樣，并且沿試樣的兩個(gè)端面的主軸方向，通過控制萬能材料的壓頭能夠以一個(gè)恒定不變的速率施加給試樣一個(gè)方向相反大小相等的力，這個(gè)作用力使得置于兩壓頭之?

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2729465