超聲振動輔助塑性成形技術(shù)是指在傳統(tǒng)的塑性成形工藝過程中,對模具或被加工材料施以橫向或縱向的超聲振動,從而借助超聲能量來輔助完成各種塑性成形的一種先進成形技術(shù)。與常規(guī)塑性成形技術(shù)相比,施加超聲振動可大幅降低材料成形力并促進材料的流動,減少模具與工件間的摩擦,從而在一定程度上提升材料性能和成形工件的質(zhì)量。國內(nèi)外學(xué)者對超聲振動塑性成形技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用及其作用機理進行了大量的研究,但迄今為止針對超聲振動輔助鋁合金和鎂合金成形的研究僅限于簡單的實驗研究,缺乏對超聲振動作用物理機制的深入研究,以及基于精確實驗的定量描述模型。因此,研究超聲振動對鋁合金和鎂合金塑性成形過程中材料變形行為的影響和其作用機制,以及構(gòu)建超聲振動作用下材料的本構(gòu)關(guān)系,對于超聲振動輔助塑性成形理論的發(fā)展,以及促進該技術(shù)的工程應(yīng)用,均具有重要意義。本文采用實驗、理論建模和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,系統(tǒng)研究了超聲振動輔助鎂/鋁合金成形的內(nèi)在機理,研究了振動條件對軟化作用、硬化作用、材料變形性能、摩擦條件、表面質(zhì)量、失效形式以及材料微觀組織等的影響。在實驗和數(shù)值模擬結(jié)果的基礎(chǔ)上,分別利用唯象力學(xué)模型和晶體塑性理論構(gòu)建了超聲振動作用... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：228 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 超聲振動及其應(yīng)用
        1.2.1 超聲波的基本原理
        1.2.2 超聲振動裝置
        1.2.3 超聲波在金屬材料中的傳播
        1.2.4 超聲在工業(yè)中的應(yīng)用
    1.3 超聲振動輔助塑性成形技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.3.1 超聲振動輔助塑性成形技術(shù)應(yīng)用的研究
        1.3.2 超聲振動輔助塑性成形技術(shù)機理的研究
        1.3.3 超聲振動輔助成形工藝研究
        1.3.4 目前研究中存在的問題
    1.4 本文的選題意義與主要研究內(nèi)容
        1.4.1 選題意義
        1.4.2 主要研究內(nèi)容
第2章 超聲振動輔助鎂/鋁合金拉伸變形的實驗研究
    2.1 引言
    2.2 超聲振動輔助鎂/鋁合金拉伸實驗
        2.2.1 超聲振動輔助拉伸實驗系統(tǒng)的構(gòu)建
        2.2.2 拉伸試樣及處理
        2.2.3 拉伸實驗方案
    2.3 超聲振動輔助鎂/鋁合金拉伸變形中的體積效應(yīng)研究
        2.3.1 超聲振動對材料拉伸性能的影響
        2.3.2 超聲振動對材料斷面收縮率和斷后伸長率的影響
        2.3.3 超聲振動對拉伸試樣斷口的影響
        2.3.4 超聲振動對頸縮區(qū)顯微硬度的影響
        2.3.5 超聲振動對微觀組織變化的影響
    2.4 本章小結(jié)
第3章 超聲振動輔助鎂/鋁合金鐓粗實驗研究
    3.1 引言
    3.2 超聲振動輔助鎂/鋁合金鐓粗實驗
        3.2.1 鐓粗試樣及處理
        3.2.2 鐓粗實驗方案
    3.3 超聲振動輔助鎂/鋁合金鐓粗變形中體積效應(yīng)的研究
    3.4 超聲振動輔助鎂/鋁合金鐓粗變形中表面效應(yīng)的研究
        3.4.1 摩擦系數(shù)的測定方法
        3.4.2 超聲振動對工具/工件間摩擦系數(shù)的影響
        3.4.3 超聲振動對表面硬度的影響
        3.4.4 超聲振動對表面粗糙度的影響
        3.4.5 超聲振動對表面形貌的影響
    3.5 本章小結(jié)
第4章 基于唯象力學(xué)的超聲振動輔助鎂/鋁合金本構(gòu)關(guān)系研究
    4.1 引言
    4.2 唯象力學(xué)模型
        4.2.1 Bonder-Partom模型
        4.2.2 Khan-Huang模型
        4.2.3 Perzyna經(jīng)驗?zāi)Ｐ?br>        4.2.4 Johnson-Cook本構(gòu)模型
    4.3 基于JC模型的超聲振動輔助6063鋁合金本構(gòu)關(guān)系構(gòu)建
        4.3.1 鐓粗實驗中JC模型相關(guān)參數(shù)的求解
        4.3.2 超聲振動鐓粗條件下JC模型及其相關(guān)參數(shù)的求解
        4.3.3 擬合本構(gòu)方程的驗證
    4.4 基于Perzyna經(jīng)驗?zāi)Ｐ偷某曊駝虞o助AZ31鎂合金本構(gòu)關(guān)系構(gòu)建
        4.4.1 鐓粗實驗中Perzyna經(jīng)驗?zāi)Ｐ拖嚓P(guān)參數(shù)的求解
        4.4.2 超聲振動鐓粗條件下Perzyna模型及其相關(guān)參數(shù)的求解
        4.4.3 擬合本構(gòu)方程的驗證
    4.5 本章小結(jié)
第5章 超聲振動輔助鎂/鋁合金變形的數(shù)值模擬研究
    5.1 引言
    5.2 有限元分析方案
        5.2.1 拉伸分析方案
        5.2.2 鐓粗分析方案
    5.3 超聲振動輔助鎂/鋁合金拉伸過程的有限元分析
        5.3.1 拉伸過程有限元分析模型的建立
        5.3.2 超聲振動對拉伸過程中應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的影響
        5.3.3 超聲振動對拉伸變形過程中材料變形性能的影響
        5.3.4 超聲振動對拉伸變形過程中材料流動的影響
    5.4 超聲振動輔助鎂/鋁合金鐓粗過程的有限元分析
        5.4.1 鐓粗過程有限元模型的建立
        5.4.2 超聲振動對鐓粗過程中應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的影響
        5.4.3 超聲振動對鐓粗變形過程中材料變形性能的影響
        5.4.4 超聲振動對鐓粗變形過程中材料流動的影響
    5.5 本章小結(jié)
第6章 金屬塑性成形中超聲振動對材料作用機制的研究
    6.1 引言
    6.2 超聲振動在金屬塑性變形過程中聲學(xué)軟化理論模型
        6.2.1 變形試樣中的超聲能
        6.2.2 超聲振動在金屬塑性變形過程中的聲學(xué)軟化
        6.2.3 聲學(xué)軟化理論模型的構(gòu)建
    6.3 超聲振動在金屬塑性變形過程中硬化理論模型的構(gòu)建
        6.3.1 金屬材料在塑性變形中的加工硬化
        6.3.2 超聲振動在金屬塑性變形過程中的聲學(xué)硬化
        6.3.3 聲學(xué)硬化理論模型的構(gòu)建
    6.4 超聲振動作用下材料本構(gòu)模型的構(gòu)建
    6.5 本章小結(jié)
第7章 超聲振動輔助鉚接的實驗研究與有限元分析
    7.1 引言
    7.2 超聲振動輔助鉚接實驗的研究
        7.2.1 實驗方案
        7.2.2 超聲振動對鉚接載荷的影響
        7.2.3 超聲振動對鉚接質(zhì)量的影響
        7.2.4 超聲振動對鉚釘材料流動的影響
    7.3 超聲振動輔助鉚接的有限元分析
        7.3.1 鉚接有限元分析模型的構(gòu)建
        7.3.2 超聲振動對鉚接過程中應(yīng)力應(yīng)變-關(guān)系的影響
        7.3.3 超聲振動對鉚釘材料流動的影響
        7.3.4 超聲振動對應(yīng)變的影響
    7.4 本章小結(jié)
第8章 結(jié)論及展望
    8.1 結(jié)論
    8.2 展望
參考文獻
致謝
攻讀博士學(xué)位期間的研究成果
攻讀博士期間參與的科研項目
附件
學(xué)位論文評閱及答辯情況表



本文編號：3166339