金屬板料塑性成形理論研究對現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)制造有重大意義,目前已運用于航天航空制造、儀器制造、汽車制造、裝備制造等領域,具有無可取代的地位。在板料塑性成形領域中,成形極限是評價材料成形性能的重要指標。它確定了板料在變形過程中的最大變形程度,為生產(chǎn)制造和產(chǎn)品設計提供依據(jù),而且在改善產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本方面有巨大貢獻。因此成形極限的研究成為塑性成形理論領域的重要方向。為研究材料的成形極限,學者們提出了成形極限圖（Forming Limit Diagram,FLD）的重要概念。成形極限圖以次應變?yōu)闄M坐標,主應變?yōu)榭v坐標,是不同加載路徑下的成形極限點組成的曲線。成形極限圖的實用性很強,可以直觀的分辨出材料的安全區(qū)域和失效區(qū)域,并且能夠有效的避免實際生產(chǎn)過程中發(fā)生的破裂問題,推動了板料成形領域的發(fā)展。目前獲得成形極限圖的主要方法有實驗法、理論計算法、數(shù)值模擬法。然而,材料的各向異性、加工硬化現(xiàn)象以及加載路徑的變化都對成形極限有著不同程度的影響。在生產(chǎn)制造過程中,材料的應變路徑往往不是線性的,顯然,由標準實驗獲得的線性路徑下的成形極限圖用于判斷復雜成形中的材料破裂是不準確的。因此,還應該對復雜應變路... 

【文章來源】：北方工業(yè)大學北京市

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

板料單向拉伸變形過程的四個階段板料在成形過程中都有某一固定數(shù)值的應變范圍，在應變范圍內(nèi)發(fā)生變形時，

第一章緒論3變的和為零，即(1-1)從上述方程可知，任意一個應變可以由其他兩個量所表示。因此可以簡化為兩個應變量來表示材料的狀態(tài)，即用作為成形極限圖的縱坐標，作為橫坐標，將板料處于不同應變狀態(tài)下的成形極限應變以曲線的形式呈現(xiàn)[9]，如圖1-2所示。曲線將整個圖形直觀的劃分為兩個區(qū)域，即安全區(qū)和破裂區(qū)。主應變與次應變的組合在曲線下方時，認為板料變形是安全的，在曲線上方時，板料可能發(fā)生破裂。圖1-2成形極限圖成形極限圖的提出，為分析產(chǎn)生破裂的原因和工藝條件改善提供了實用判據(jù)；大大減少了工業(yè)生產(chǎn)中因表面缺陷而造成的浪費，降低了生產(chǎn)成本的同時，也為材料的挑選提供標準；促進了板料成形性能、塑性成形理論、成形工藝和質(zhì)量檢測的共同發(fā)展，是板材塑性成形發(fā)展史上的重要突破[10]。1.2.2成形極限圖的獲取方法當前獲得成形極限圖的方式主要有三種，分別為實驗法、理論計算法和數(shù)值分析法。最早Keeler和Goodwin就是通過在板料上劃分圓形網(wǎng)格進行實驗，分析板料應變，建立成形極限圖。（1）實驗法通過實驗法獲取成形極限圖有三種方法，分別為曲面法、平面法和雙向拉伸實驗法[11]。其中曲面法最常用到的是Nakazima[12],Hecker[13]等人提出的半球形凸模脹形實驗法，如圖1-3所示。首先在板料上印制圓形或者方形網(wǎng)格，如圖1-4所示，網(wǎng)格大小在2.5mm左右最合適，網(wǎng)格太大會造成精度較差，網(wǎng)格太小會難于印制，造成測量誤差增大。在計算上圓形網(wǎng)格比方形網(wǎng)格更容易，圓形網(wǎng)格

第一章緒論4在實驗過程中變形成橢圓形，通過測量變形后的橢圓形網(wǎng)格長軸、短軸長度并與圓形網(wǎng)格對比，計算材料破裂區(qū)域附近的兩個應變。實驗過程為先用壓邊圈把試件固定壓緊，再用剛性的半球形凸模沖壓材料直到試件出現(xiàn)頸縮或破裂。通過使用不同寬度的試件進行實驗，以及改變試件與剛性半球形沖頭之間的潤滑狀態(tài)，可以獲取不同應變路徑狀態(tài)。圖1-3半球形凸模脹形實驗模具圖1-4方形網(wǎng)格和圓形網(wǎng)格示意圖后來Marciniak[14]等人根據(jù)半球形凸模脹形法提出了平?jīng)_頭剛模脹形實驗法，即平面法，將凸形沖頭改為平?jīng)_頭，如圖1-5所示。由于使用平?jīng)_頭與材料直接接觸進行沖壓操作會使沖頭圓角處的材料產(chǎn)生應力集中而引起斷裂，因此在進行沖壓實驗時，可以在試件的下方加上墊片，防止沖頭圓角處的材料發(fā)生破裂。圖1-5平?jīng)_頭鋼模脹形實驗模具實驗法雖然可以獲得真實的應變數(shù)據(jù)，但是實驗所需要的材料數(shù)量巨大，且

【參考文獻】：
期刊論文
[1]本構方程對6016鋁合金板材成形極限影響分析[J]. 付健,郭麗麗.  大連交通大學學報. 2019(03)
[2]應變路徑變化對材料韌性斷裂的影響[J]. 朱險鋒,王婷婷,莊新村,趙震.  鍛壓技術. 2016(06)
[3]應變路徑對管材液壓脹形成形極限圖影響規(guī)律的實驗研究[J]. 胡國林,蔡濱.  南方農(nóng)機. 2015(10)
[4]基于延性損傷和剪切損傷的鋁合金成形極限預測[J]. 張學廣,劉純國,鄭愿,江仲海,李湘吉.  吉林大學學報(工學版). 2016(05)
[5]AZ31鎂合金軋制板材各向異性力學性能研究[J]. 石寶東,彭艷,韓宇,劉子龍.  燕山大學學報. 2015(03)
[6]AZ31鎂合金板材氣體脹形的模擬及成形極限的預測[J]. 周國偉,李大永,彭穎紅.  精密成形工程. 2014(06)
[7]基于修正M-K模型的鋁合金板材成形極限圖預測[J]. 楊希英,郎利輝,劉康寧,蔡高參,郭禪.  北京航空航天大學學報. 2015(04)
[8]熱軋AZ31鎂合金薄板的室溫成形性[J]. 劉華強,唐荻,米振莉,胡水平,王哲.  北京科技大學學報. 2013(09)
[9]鎂合金板材熱態(tài)下成形極限預測研究[J]. 張小龍,曹曉卿,楊琳,樊奇,申潞潞.  鍛壓技術. 2013(04)
[10]不同應變路徑下高強度鋼板料成形數(shù)值模擬分析[J]. 齊振杰,夏琴香,戚春曉,邱遵文.  鍛壓技術. 2013(01)

博士論文
[1]成形極限圖的獲取方法與其在金屬板料成形中的應用[D]. 王輝.南京航空航天大學 2011

碩士論文
[1]不同加載路徑下金屬板料的成形極限[D]. 徐園慧.北方工業(yè)大學 2017
[2]涉及各向異性和厚向應力的板料變形行為研究[D]. 王光陽.北方工業(yè)大學 2017
[3]AZ31鎂合金板材熱態(tài)下成形極限圖的理論預測與數(shù)值模擬[D]. 張小龍.太原理工大學 2013



本文編號：3003721