【摘要】：鋁合金由于具有密度小、比強(qiáng)度高、耐腐蝕等優(yōu)良的特性,成為汽車(chē)輕量化的理想材料。成形極限圖(Forming Limit Diagram,FLD)經(jīng)常用作判斷金屬板材成形性能,在工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用,FLD為有限元模擬判別板材失效和破裂提供了重要標(biāo)準(zhǔn),對(duì)工藝優(yōu)化有很大作用,開(kāi)展鋁合金成形極限圖的研究對(duì)汽車(chē)輕量化具有重要意義。目前,針對(duì)成形極限圖的研究較為廣泛,但是在準(zhǔn)確獲取FLD及其影響因素方面仍然需要充分的研究。研究表明,曲率、縮頸準(zhǔn)則、板材厚度、溫度、速率、應(yīng)變路徑等因素均對(duì)鋁合金成形極限均有一定的影響。本文利用Nakazima試驗(yàn)結(jié)合數(shù)值模擬的方式構(gòu)建了鋁合金AA5086成形極限圖,并研究了不同因素對(duì)其成形極限的影響。主要內(nèi)容如下:(1)開(kāi)展了鋁合金AA5086板材不同溫度和應(yīng)變速率下的單向拉伸試驗(yàn),并通過(guò)逆向識(shí)別的方法獲取了 Lin-Voce和Ludwick兩種硬化方程的參數(shù),研究發(fā)現(xiàn)Lin-Voce硬化方程對(duì)高溫下的軟化行為描述較好,而Ludwick硬化方程對(duì)低溫下的硬化行為描述較好。(2)基于 Nakazima 試驗(yàn)和 Digital Image Correlation(DIC)技術(shù),構(gòu)建了鋁合金AA5086板材試驗(yàn)FLD,研究了凸模曲率、縮頸準(zhǔn)則、板材厚度、溫度、速率對(duì)成形極限的影響。研究發(fā)現(xiàn)大曲率會(huì)導(dǎo)致成形極限曲線(xiàn)向右上方偏移,不同縮頸準(zhǔn)則確定的成形極限曲線(xiàn)有一定的差別,板材厚度能提高成形極限,同一速率下,極限應(yīng)變與溫度呈正相關(guān),而同一溫度下,極限應(yīng)變與速率呈負(fù)相關(guān)。(3)基于Lin-Voce和Ludwick硬化方程,建立了 Nakazima和M-K有限元模型,預(yù)測(cè)了不同板材厚度、溫度和速率下的FLD,并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較。研究表明硬化方程對(duì)預(yù)測(cè)的成形極限有一定的影響,在Nakazima有限元模型中,Lin-Voce硬化方程預(yù)測(cè)的結(jié)果略低于Ludwick硬化方程,在M-K有限元模型中,FLD左側(cè)兩種硬化方程預(yù)測(cè)的結(jié)果相近,而在FLD右側(cè)Lin-Voce硬化方程預(yù)測(cè)的結(jié)果要高于Ludwick硬化方程。常溫條件下,Nakazima有限元模型基于兩種硬化方程構(gòu)建的FLD與試驗(yàn)均有一定的誤差,對(duì)于M-K有限元模型,基于Lin-Voce硬化方程構(gòu)建的FLD與1.0和1.5mm厚度板材的試驗(yàn)FLD符合較好,而Ludwick硬化方程構(gòu)建的FLD與2.0mm厚度板材的試驗(yàn)FLD符合較好。此外,M-K有限元模型中的厚度不均度系數(shù)f0表現(xiàn)出了對(duì)板材厚度、溫度、速度的敏感性,隨著厚度和溫度的增加而增加,隨著速度的增加而減小。(4)基于M-K有限元模型,研究了應(yīng)變路徑對(duì)成形極限曲線(xiàn)的影響,并通過(guò)理論推導(dǎo)和數(shù)值模擬的方式建立了不同板材厚度的應(yīng)力成形極限圖。研究表明,成形極限曲線(xiàn)對(duì)應(yīng)變路徑敏感,而應(yīng)力成形極限曲線(xiàn)對(duì)應(yīng)變路徑不敏感,板材厚度對(duì)應(yīng)力成形極限曲線(xiàn)有積極的影響,厚度越大,應(yīng)力成形極限曲線(xiàn)越高。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TG146.21
【圖文】：

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本文編號(hào)：2793868