作為航空輕合金的典型材料,航空鋁合金7050-T7451具有低密度、高比強度、高比剛度、耐高低溫耐腐蝕和抗疲勞特性,能夠滿足航空航天裝備輕量化要求,被廣泛應(yīng)用于飛機結(jié)構(gòu)件制造領(lǐng)域。由于加工過程中去除量大、切削用時長,多采用高速切削技術(shù)。高速切削加工過程中變形區(qū)內(nèi)材料局部高應(yīng)變率、高溫作用下使塑性材料的動態(tài)力學性能會呈現(xiàn)脆性材料特征,發(fā)生塑脆轉(zhuǎn)化而形成鋸齒形切屑。目前用于表征高速切削損傷模型未能考慮材料高應(yīng)變率下切屑形成的塑脆轉(zhuǎn)效應(yīng),因此建立考慮塑脆轉(zhuǎn)化特征損傷模型對高速切削切屑進行表征,是實現(xiàn)切屑形成主動控制的重要理論基礎(chǔ)和前提。首先,針對高應(yīng)變率下材料斷裂失效過程進行研究,綜合考慮板材在預(yù)拉伸軋制等成型過程中產(chǎn)生的織構(gòu)化差異進行試樣預(yù)制,借助霍普金森拉桿、掃描電鏡（SEM）、超景深顯微鏡、金相顯微鏡以及電子背散射衍射對其動態(tài)力學性能和斷裂特征進行分析,表征其高應(yīng)變率加載下動態(tài)力學和斷裂特征的差異化原因,揭示塑脆轉(zhuǎn)化的臨界條件。其次,借助有限元進行不同缺口半徑的準靜態(tài)拉伸實驗?zāi)M,同時進行準靜態(tài)(0.001-0.1s^-1)、動態(tài)(1000s^-1

【文章來源】：濟南大學山東省

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

航空航天中輕合金結(jié)構(gòu)件應(yīng)用

5(e) 無剪切帶的鋸齒形切屑 (b) 有剪切帶的鋸齒形切屑圖1.2 切屑形態(tài)分類高速切削加工中材料失效行為十分復雜，在一定應(yīng)變率范圍內(nèi)材料強度、彈塑性力學性能會發(fā)生明顯變化。高應(yīng)變率導致材料塑性改變，使形成的切屑形態(tài)會有帶狀-鋸齒-單元切屑轉(zhuǎn)變的趨勢[31]。研究者普遍采用基于最大應(yīng)力、最大應(yīng)變或應(yīng)變能密度的斷裂依據(jù)[32,33]，利用有限元軟件對絕熱剪切帶進行仿真研究。Chen[34]利用仿真和實驗手段對比鈦合金的切屑形態(tài)，將切屑斷裂過程分為啟動和斷裂演化兩部分，如圖 1.3 所示。圖1.3 仿真和實驗切屑形態(tài)對比國內(nèi)外學者對鋸齒形切屑形成過程的研究，主要集中在絕熱剪切理論[30]和周期性斷裂理論這兩類�；谏鲜隼碚搶︿忼X狀切屑形成機理進行了研究。Klamecki[35]基于絕熱剪切理論，以 Merchant[36,37]原理為依據(jù)發(fā)現(xiàn)鋸齒形切屑的形成歸因于剪切面上的總變形量突變和剪切角的突變。楊奇彪[38]通過 Ti6A14V、淬硬 45 鋼和 A17050 的高速直角切削研究，提出絕熱剪切變形在

利用仿真和實驗手段對比鈦合金的切屑形態(tài)，將切屑斷裂過程分為啟動和斷裂演化兩部分，如圖 1.3 所示。圖1.3 仿真和實驗切屑形態(tài)對比國內(nèi)外學者對鋸齒形切屑形成過程的研究，主要集中在絕熱剪切理論[30]和周期性斷裂理論這兩類。基于上述理論對鋸齒狀切屑形成機理進行了研究。Klamecki[35]基于絕熱剪切理論，以 Merchant[36,37]原理為依據(jù)發(fā)現(xiàn)鋸齒形切屑的形成歸因于剪切面上的總變形量突變和剪切角的突變。楊奇彪[38]通過 Ti6A14V、淬硬 45 鋼和 A17050 的高速直角切削研究，提出絕熱剪切變形在鋸齒形切屑中占據(jù)主導地位，并用鋸齒化頻率、鋸齒化程

【參考文獻】：
期刊論文
[1]高速切削材料變形及斷裂行為對切屑形成的影響機理研究[J]. 王兵,劉戰(zhàn)強.  金屬加工(冷加工). 2018(11)
[2]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)
[3]鋁合金在中國民用航空器上的應(yīng)用[J]. 王國軍,王祝堂.  輕合金加工技術(shù). 2017(11)
[4]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)
[5]高速變形材料塑性及JC和MSV斷裂準則的表達能力[J]. 陶恒,蘇國勝.  工具技術(shù). 2017(08)
[6]2024-T3鋁合金的動態(tài)斷裂韌性[J]. 王思軍,李寧,郗學奎.  精密成形工程. 2017(04)
[7]延性金屬動態(tài)拉伸斷裂的損傷演化研究[J]. 彭輝,裴曉陽,陳實,祁美蘭,柏勁松,李平,賀紅亮.  中國科學:物理學 力學 天文學. 2017(07)
[8]金屬材料斷裂準則研究進展[J]. 高珍鵬,宮旭輝,薛鋼.  材料開發(fā)與應(yīng)用. 2016(01)
[9]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)
[10]高速切削過程絕熱剪切局部化斷裂預(yù)測[J]. 谷麗瑤,王敏杰.  機械工程學報. 2016(05)

博士論文
[1]軋制工藝影響高強韌特厚板組織與力學性能的機理研究[D]. 謝保盛.北京科技大學 2018
[2]高速切削鋸齒形切屑的形成機理及表征[D]. 楊奇彪.山東大學 2012

碩士論文
[1]鈦合金Ti6Al4V切屑形成過程的實驗研究與有限元模擬[D]. 王雨溥.大連理工大學 2017



本文編號：3132594