隨著對(duì)微細(xì)零件和精密零件的需求不斷增加,微成形工藝受到日益廣泛的關(guān)注。雖然這種以塑性成形手段加工微細(xì)零件的方法適合大批量工業(yè)化生產(chǎn),但尺寸效應(yīng)的存在為微成形的應(yīng)用帶來(lái)了困難。尺寸效應(yīng)主要包括流動(dòng)應(yīng)力的尺寸效應(yīng)、摩擦的尺寸效應(yīng)和成形工件的離散性。在摩擦方面,潤(rùn)滑條件下的摩擦尺寸效應(yīng)已經(jīng)得到廣泛的研究,并且可以用“開(kāi)口閉口潤(rùn)滑包模型”來(lái)解釋。而無(wú)潤(rùn)滑下的摩擦尺寸效應(yīng)還沒(méi)有形成定論。在數(shù)值模擬方面,目前的有限元模擬設(shè)計(jì)方法大多是基于經(jīng)典塑性理論框架的,不能直接應(yīng)用于微成形的數(shù)值模擬中。采用晶體塑性有限元模擬(Crystal Plastic Finite Element)的方法,可以使晶粒結(jié)構(gòu)以及晶粒的各向異性在模擬中得到體現(xiàn),從而大大提高模擬的準(zhǔn)確性。針對(duì)上述問(wèn)題,本文分析明確了微成形中潤(rùn)滑摩擦和干摩擦下的尺寸效應(yīng)以及產(chǎn)生的機(jī)理,在介紹體積成形中的三種摩擦模型基礎(chǔ)上,重點(diǎn)對(duì)Wanheim/Bay摩擦模型中的參數(shù)剪切膜強(qiáng)度系數(shù)mc。和實(shí)際接觸比α進(jìn)行了說(shuō)明,并建立了Wanheim/Bay摩擦模型應(yīng)用于通用有限元軟件的轉(zhuǎn)換形式;結(jié)合晶界強(qiáng)化理論和表面層理論,建立了尺寸影響的多晶體材料流動(dòng)模型,定義了晶界區(qū)域體積分?jǐn)?shù)δ和內(nèi)外晶界體積分?jǐn)?shù)之比η'/η2個(gè)尺度參數(shù)并給出了 2個(gè)尺寸參數(shù)的計(jì)算方法;刀通過(guò)純銅圓柱微鐓粗實(shí)驗(yàn),對(duì)流動(dòng)應(yīng)力的尺度效應(yīng)進(jìn)行了驗(yàn)證,并對(duì)尺度影響的純銅本構(gòu)關(guān)系進(jìn)行求解;運(yùn)用多因素純銅微鐓粗實(shí)驗(yàn)研究了摩擦因子與晶粒尺寸、試樣尺寸、模具硬度和模具粗糙度的關(guān)系,運(yùn)用EBSD研究了晶粒分布對(duì)變形的影響以及變形中的織構(gòu)演化;基于Voronoi多邊形和Abaqus/Python二次開(kāi)發(fā),建立了多晶體隨機(jī)取向有限元模型,對(duì)純銅微鐓粗實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了數(shù)值模擬。
【學(xué)位單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH117;TG316.11
【部分圖文】：

典塑性理論框架的，不能直接應(yīng)用于微小尺度范圍問(wèn)題的解決中。針對(duì)這一問(wèn)題，逡逑有學(xué)者提出了晶體塑性有限兀模擬（Ｃｒｙｓｔａｌ邋Ｐｌａｓｔｉｃ邋Ｆｉｎｉｔｅ邋Ｅｌｅｍｅｎｔ）的概念。圖逡逑１－４和圖１－５分別展示了利用ＡＢＡＱＵＳ進(jìn)行ＣＰＦＥ的基本流程，以及微擠出工藝逡逑的ＣＰＦＥ結(jié)果。逡逑＾邋＿邐＾邋ｅｓｓ＊＊邋ａｅｒａ＞？ａｉｉＢｒ邋ｓｅ＊邐ｓ邐ｓ邋９邋ｓｓ邋ｓ？邐ｓ邋ｂｂ邋ｂｅ邋ｗ邋？ｋ邋ａｅ邋ｅ？－邋ｔｓ，邋＾？ｅｒｓａｍ？ａＢ＞ｒ－ｎａ＜ｓ？：ｓ邋ｓ邐ｋ逡逑ｉ邐Ｐｒｅ－ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ邋！邋，邋ＦＥ邋Ａｎａｌｙｓｉｓ邐１邋，邋Ｐｏｓｔ－ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ逡逑Ｉ邋￣邐１邋｜邐｜邋５邋Ｊ逡逑Ｖｉｒｔｕａｌ邐３邋｜邐Ｍａ欲ｅｒｉａｉ邐ｊ邋ｊ邋ｊ逡逑Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｎｒｃ邐；邋１邐Ｍｏｄｅｌｉｎｇ邐｜邋ｆ邋１逡逑！邐Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ邐？邋Ｉ邐ＶＵＭＡＴ邋）邋１邋！逡逑；＇邐？邐�。海н姡赃姡В�；邐：逡逑！邐%煎嗚危翦危誨�！逦＿逦Ｕd義縣卞澹粒攏粒眩眨櫻茫粒佩濉掊澹粒攏粒眩眨渝澹螅錚歟觶澹蟈危粒攏粒眩眨櫻茫粒佩義希體危赍濉危桑赍澹蹋叔五義賢跡保蠢茫粒攏粒眩眨詠校茫校疲諾幕玖鞒蹋郟保福蒎義希五澹罰跺濉義希桑桑桑保桑保叔義希甛lｆ邋＿曹逡逑圖】－５邋Ｃ

１＾丫［３３］采用滑移線方法，對(duì)干摩擦情況下接觸面的演化進(jìn)行了分析。逡逑假設(shè)工具表面是光滑的平面，而坯料具有一定的粗糙度，使坯料自由表面與工具逡逑表面的初始夾角為｝，。。不同的ｙ。所對(duì)應(yīng)的滑移線場(chǎng)如圖２－２所示。逡逑ｆ＝０．３４邋ｙ邋＝５°逡逑ｙ＝１５°逡逑ｙ＝３０°逡逑圖２－２不同ｙ0所對(duì)應(yīng)的滑移線場(chǎng)［３３］逡逑通過(guò)對(duì)滑移線場(chǎng)的分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)坯料表面微凸體具有不同初始高度，即不同逡逑的ｙ。時(shí)，表面接觸比和摩擦應(yīng)力的值是不同的。其變化趨勢(shì)如圖２－３所示。逡逑．Ｓ邋！0邐ｖ－ｃ邋１０邐邐ｌ，＝１５＇逡逑，二二逡逑0邋0邋＇■—－１邋．邋Ｉ邋■邋．邋■邋￣—邋邋Ｑ邋Ｑ邐邐邐邋■邋？，邋ｉ邋■邋￣邋１邋■邋丨＿—邋逡逑＂ＣＯ邋０．４邐１．２邋１．６邋２．０邋２．４邋２Ｂ邐００邋２．４邋０邋８邋Ｕ邋１．６邋２．０邋１Ｃ邋２９逡逑ｎｏｒｍａｌ邋ｐｒｅｓｓｕｒｅ邋ｑ／ｃ；邐ｎｃｒｍａｌ邋ｐｒｅｓｓｕｒｅ邋ｑ／ｏ．逡逑（ａ）實(shí)際接觸比變化趨勢(shì)邐（ｂ）摩擦切應(yīng)力變化趨勢(shì)逡逑圖２－３實(shí)際接觸比和摩擦切應(yīng)力變化趨勢(shì)［３３］逡逑從圖２－３中可以看出，實(shí)際接觸比和無(wú)量綱摩擦切應(yīng)力均隨著ｙ。的增大而增逡逑大。若將Ｗａｎｈｅｉｍ／Ｂａｙ摩擦模型中的ａ規(guī)定為７。＝０。時(shí)的實(shí)際接觸比，則對(duì)于不同逡逑的｝Ｖ表達(dá)式中的＆就對(duì)應(yīng)了不同的取值。因此，坯料的初始粗糙度越逡逑大

１＾丫［３３］采用滑移線方法，對(duì)干摩擦情況下接觸面的演化進(jìn)行了分析。逡逑假設(shè)工具表面是光滑的平面，而坯料具有一定的粗糙度，使坯料自由表面與工具逡逑表面的初始夾角為｝，。。不同的ｙ。所對(duì)應(yīng)的滑移線場(chǎng)如圖２－２所示。逡逑ｆ＝０．３４邋ｙ邋＝５°逡逑ｙ＝１５°逡逑ｙ＝３０°逡逑圖２－２不同ｙ0所對(duì)應(yīng)的滑移線場(chǎng)［３３］逡逑通過(guò)對(duì)滑移線場(chǎng)的分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)坯料表面微凸體具有不同初始高度，即不同逡逑的ｙ。時(shí)，表面接觸比和摩擦應(yīng)力的值是不同的。其變化趨勢(shì)如圖２－３所示。逡逑．Ｓ邋！0邐ｖ－ｃ邋１０邐邐ｌ，＝１５＇逡逑，二二逡逑0邋0邋＇■—－１邋．邋Ｉ邋■邋．邋■邋￣—邋邋Ｑ邋Ｑ邐邐邐邋■邋？，邋ｉ邋■邋￣邋１邋■邋丨＿—邋逡逑＂ＣＯ邋０．４邐１．２邋１．６邋２．０邋２．４邋２Ｂ邐００邋２．４邋０邋８邋Ｕ邋１．６邋２．０邋１Ｃ邋２９逡逑ｎｏｒｍａｌ邋ｐｒｅｓｓｕｒｅ邋ｑ／ｃ；邐ｎｃｒｍａｌ邋ｐｒｅｓｓｕｒｅ邋ｑ／ｏ．逡逑（ａ）實(shí)際接觸比變化趨勢(shì)邐（ｂ）摩擦切應(yīng)力變化趨勢(shì)逡逑圖２－３實(shí)際接觸比和摩擦切應(yīng)力變化趨勢(shì)［３３］逡逑從圖２－３中可以看出，實(shí)際接觸比和無(wú)量綱摩擦切應(yīng)力均隨著ｙ。的增大而增逡逑大。若將Ｗａｎｈｅｉｍ／Ｂａｙ摩擦模型中的ａ規(guī)定為７。＝０。時(shí)的實(shí)際接觸比，則對(duì)于不同逡逑的｝Ｖ表達(dá)式中的＆就對(duì)應(yīng)了不同的取值。因此，坯料的初始粗糙度越逡逑大

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2829249