作為現(xiàn)代航空航天主承力結(jié)構(gòu)件的首選材料,航空鋁合金的不同軋制、預拉伸等成形工藝會導致其力學性能呈現(xiàn)出明顯的各向異性,在高速切削加工局部“高應(yīng)變率、大應(yīng)變、高溫”的大變形條件下,構(gòu)建準確反映高速切削加工狀態(tài)下材料本構(gòu)模型的難度增加,使得掌握此條件下的材料力學性能和變形機理存在一定局限,制約了切削變形理論和加工模擬的發(fā)展。論文以航空鋁合金7050-T7451預拉伸軋板為研究材料,借助理論分析、試驗研究與數(shù)值模擬,重點分析了不同成形加載方向/角度下材料的動態(tài)力學性能變化規(guī)律,引入角度函數(shù)表征各向異性,構(gòu)建了切削大變形條件下包含角度函數(shù)的本構(gòu)模型,基于本構(gòu)模型建立了各向異性特征下材料的正交切削加工仿真模型,揭示了切削參數(shù)-各向異性-切削加工性能之間的關(guān)系,得到了材料的最優(yōu)高速切削加工范圍。選取材料力學性能最具代表性的典型成形方向（軋向RD、橫向TD和法向ND）預制試樣,進行了不同成形加載方向下材料的準靜態(tài)加載試驗、動態(tài)沖擊剪切試驗及力學性能分析;考慮材料的成形方向影響,分別確定了不同成形加載方向下包含應(yīng)變率敏感函數(shù)項的JC本構(gòu)模型參數(shù),借助不同本構(gòu)模型與試驗結(jié)果的對比數(shù)據(jù),驗證了所建本構(gòu)模型的... 

【文章來源】：濟南大學山東省

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

輕合金在航空航天制造領(lǐng)域的應(yīng)用

航空鋁合金各向異性切削加工本構(gòu)模型構(gòu)建與應(yīng)用研究不適用于準確描述航空輕合金材料的動態(tài)力學行為，構(gòu)建能夠精確表征材向異性的本構(gòu)模型顯得尤為重要。同時，在微觀織構(gòu)和宏觀力學性能差異同成形方向工件在切削變形過程中的力熱耦合行為等也會發(fā)生相應(yīng)變化，削加工性能。此，如何采用有效手段對材料本身存在的各向異性進行合理利用對于改善的加工性能具有重要意義，這種改善有利于選取性能優(yōu)異的材料晶體學方生產(chǎn)加工過程中[8]，充分發(fā)揮材料性能潛力，提高其適用性，最大限度地，保證加工表面質(zhì)量。

圖 1.3 常見的實驗手段及適用的應(yīng)變、應(yīng)變率范圍 2024 鋁合金在溫度為 300~500℃，應(yīng)變率為 10-4~10立了材料的 Arrhenius 本構(gòu)模型；鄒品等[14]采用 SH 在 應(yīng) 變 率 103~0.3×104s-1范 圍 內(nèi) 的 動 態(tài) 力 學 性構(gòu)模型描述了流變應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系；謝燦軍等[15]進率 SHPB 試驗，結(jié)果表明材料具有明顯的應(yīng)變率強化和應(yīng)變率強化效應(yīng)的材料 JC 本構(gòu)模型。型中，JC 本構(gòu)模型因其形式簡單、計算方便，并引入化參數(shù)[16]而被得到廣泛應(yīng)用，其一般形式為： mmrrTTTTC-)(1ln )1-Tm分別為變形溫度、室溫和材料熔點；A 為初始屈服化指數(shù)；C 為應(yīng)變率敏感系數(shù)；m 為熱軟化指數(shù)；

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于Z-A模型的GH4169高溫合金動態(tài)本構(gòu)關(guān)系[J]. 鄒品,趙振華,閆歡松,孔祖開,劉璐璐,關(guān)玉璞,陳偉.  機械工程材料. 2018(08)
[2]金屬和合金高溫變形過程本構(gòu)模型的研究進展[J]. 劉少飛,屈銀虎,王崇樓,王彥龍,成小樂,王柯.  材料導報. 2018(13)
[3]熱軋溫度對Ti-6AL-4V合金組織及動態(tài)力學性能的影響（英文）[J]. 駱雨萌,劉金旭,李樹奎,程興旺.  稀有金屬材料與工程. 2018(05)
[4]動態(tài)帽型剪切試樣分析及實驗驗證[J]. 周剛毅,董新龍,付應(yīng)乾.  兵工學報. 2017(12)
[5]2219鋁合金動態(tài)力學性能及其本構(gòu)關(guān)系[J]. 張子群,姜兆亮,魏清月.  材料工程. 2017(10)
[6]寬應(yīng)變率范圍下2A16-T4鋁合金動態(tài)力學性能[J]. 惠旭龍,白春玉,劉小川,牟讓科,王計真.  爆炸與沖擊. 2017(05)
[7]多種迭代法適用范圍的思考與新型迭代法[J]. 宋寧,陳飛馳,孟小楓.  科學家. 2017(13)
[8]6016鋁合金冷軋顯微組織和織構(gòu)的演變[J]. 張克龍,張繼祥,劉運騰,鐘厲.  稀有金屬材料與工程. 2017(06)
[9]縱向沖擊壓縮下LY12鋁合金圓環(huán)的塑性失穩(wěn)[J]. 施春英,徐松林,單俊芳,王鵬飛,胡時勝.  爆炸與沖擊. 2017(03)
[10]材料動態(tài)性能對高速切削切屑形成的影響規(guī)律[J]. 王兵,劉戰(zhàn)強.  中國科學:技術(shù)科學. 2016(01)

碩士論文
[1]基于各向異性的鋁合金動態(tài)力學性能及切削本構(gòu)模型研究[D]. 林文星.濟南大學 2018
[2]雙相鈦合金Ti-6Al-4V在高應(yīng)變率加載下變形和損傷各向異性[D]. 譚健.湘潭大學 2018
[3]鈦合金加工表面織構(gòu)模擬及摩擦特性研究[D]. 龐記明.山東大學 2017
[4]航空鋁合金切削表層微觀組織特征與性能研究[D]. 安增輝.濟南大學 2016



本文編號：2982779