發(fā)布時(shí)間：2019-10-12 19:51

【摘要】：Al-Mg-Si系6061鋁合金因具有較好的延展性、較高的比強(qiáng)度、耐腐蝕性、優(yōu)異的焊接性能以及較突出的抗應(yīng)力腐蝕能力,在航空航天、核電工程、汽車等行業(yè)扮演著愈發(fā)重要的角色。為研究6061鋁合金管材成形性能,本文采用了單向拉伸實(shí)驗(yàn)獲得材料基本力學(xué)性能,基于此設(shè)計(jì)并研發(fā)了管材成形性能測試設(shè)備。本文研究了脹形間距、加壓速率、初始壁厚以及熱處理狀態(tài)對6061鋁合金管材自由脹形實(shí)驗(yàn)的脹形高度及脹破壓力的影響規(guī)律�；诠懿淖杂擅浶沃袙佄锞�輪廓理論與實(shí)驗(yàn)研究,計(jì)算出管材初始應(yīng)變強(qiáng)化指數(shù)n和初始應(yīng)變強(qiáng)化系數(shù)K。通過可視化編程軟件VB 6.0編寫了材料參數(shù)自適應(yīng)優(yōu)化軟件,實(shí)現(xiàn)了DEFORM軟件與VB 6.0的有機(jī)結(jié)合,提高了材料本構(gòu)方程的準(zhǔn)確性。首先,基于拋物線輪廓理論模型,建立了管材脹形過程的解析模型,獲得管材初始內(nèi)徑與外徑、脹形區(qū)半長、脹形內(nèi)壓、脹形過程中的壁厚等重要參數(shù)間的關(guān)系。結(jié)合平面應(yīng)力條件下應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系與各向異性屈服準(zhǔn)則,解析出等效應(yīng)力應(yīng)變。采用Hollomon公式將等效應(yīng)力應(yīng)變對數(shù)化處理,獲得初始應(yīng)變強(qiáng)化系數(shù)K和應(yīng)變強(qiáng)化指數(shù)n求解式。其次,通過單向拉伸試驗(yàn)獲取了O態(tài)、W態(tài)超薄壁及O態(tài)薄壁6061鋁合金管材基本力學(xué)性能,對比發(fā)現(xiàn),O態(tài)薄壁管斷后延伸率最大,O態(tài)超薄壁管次之,W態(tài)超薄壁管最小�；诖嗽O(shè)計(jì)了自由脹形模具系統(tǒng),并驗(yàn)證其強(qiáng)度。另外,設(shè)計(jì)了一套可實(shí)現(xiàn)壓力加載、水平?jīng)_頭進(jìn)給、實(shí)時(shí)內(nèi)壓P與實(shí)時(shí)脹形周長C采集的液壓控制系統(tǒng)。然后,研究了不同脹形間距、加壓速度、初始壁厚及管材熱處理狀態(tài)對脹形試驗(yàn)的影響規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn),隨著脹形間距增大,脹形高度曲線及脹破壓力曲線基本呈現(xiàn)下降的趨勢;隨加壓速率的增大,脹形高度曲線總體上均呈現(xiàn)出上升趨勢,且脹破壓力均表現(xiàn)出下降趨勢;薄壁管脹形高度與脹破壓力曲線明顯高于超薄壁管,且變化規(guī)律較為一致;O態(tài)管材脹形高度曲線整體上高于W態(tài)管材,脹破壓力曲線低于W態(tài)管材。這一研究成果對薄壁及超薄壁鋁合金管材內(nèi)高壓成形工藝開發(fā)和模具設(shè)計(jì)具有重要的指導(dǎo)意義。最后,開發(fā)出管材成形性能參數(shù)自適應(yīng)優(yōu)化系統(tǒng)�；贒EFORM-3D中不同韌性斷裂準(zhǔn)則,進(jìn)行了管材自由脹形模擬。然后,對比模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果,進(jìn)一步修正應(yīng)變強(qiáng)化系數(shù)K和應(yīng)變強(qiáng)化指數(shù)n,通過多步迭代計(jì)算,從而提高了求解精度,并提高了有限元模擬仿真的準(zhǔn)確度。
【圖文】：

通過水平?jīng)_頭將材料軸向推進(jìn)可以降低。特定情況下獲得的極限形變，通常由成形極限圖能，可以建立有限元模擬的材料模型，材料模型性能參數(shù)的研究工作，對管材內(nèi)高壓成形工藝的意義。將使管材在航空航天、核電及汽車等領(lǐng)域能測試方法伸試驗(yàn)管材上沿軸向用線切割等工具切取標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣，學(xué)參數(shù)的方法即為展平法。該方法將板材拉伸試。但是，管材拉伸試樣在展平后，，產(chǎn)生加工硬化受到較大影響。

60 13R26總長度330Φ31純鐵管用塞子60 10R20純鋁管用塞子總長度270Φ011標(biāo)記區(qū)35圖 1.2 整管軸向拉伸示意圖[17]拉伸試驗(yàn)展平法單向拉伸實(shí)驗(yàn)中加工硬化對基本力學(xué)性能參數(shù)的影響[10]，研究者法。該法直接從管段切取一定長度的環(huán)狀管材，并在環(huán)向加工出類似展試樣。環(huán)箍拉伸試驗(yàn)需設(shè)計(jì)專用夾具，其裝置和試樣分別如圖 1.3 所示參數(shù)較展平法單向拉伸試驗(yàn)準(zhǔn)確，但是實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)解決夾具與拉伸試樣之
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TG306

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2548237