本文關(guān)鍵詞：超塑性拉伸試驗(yàn)與脹形應(yīng)用有限元對(duì)比分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：經(jīng)過近百年的發(fā)展,超塑性成形已成為國際材料科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的一項(xiàng)重要研究內(nèi)容,同時(shí)它也是現(xiàn)代生產(chǎn)制造領(lǐng)域的重要成形技術(shù)。材料在超塑性狀態(tài)下具有很好的塑性,成形過程中變形抗力很小,易成形,并且零件的成形質(zhì)量好,尺寸穩(wěn)定,成形后不存在由應(yīng)變硬化效應(yīng)導(dǎo)致的回彈現(xiàn)象,因此超塑性成形技術(shù)在現(xiàn)代生產(chǎn)制造領(lǐng)域中的應(yīng)用日益廣泛。然而目前對(duì)超塑性變形理論的研究還不夠完善,其理論還不能夠完全揭示超塑性的變形規(guī)律并科學(xué)的指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn),所以各國學(xué)者目前更加注重超塑性變形理論及其實(shí)際應(yīng)用的研究。由于超塑性變形與應(yīng)力狀態(tài)、加載路徑等密切相關(guān),并且超塑性成形過程中材料所處應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜,特別是二維成形(脹形)和三維成形(擠壓、扭轉(zhuǎn)等),因此以前對(duì)超塑性現(xiàn)象及其理論的研究主要以一維拉伸試驗(yàn)為主,包括建立其變形的本構(gòu)方程,并測(cè)量應(yīng)變速率敏感性指數(shù)m和應(yīng)變硬化指數(shù)n等重要材料參數(shù)。在涉及超塑性成形實(shí)際應(yīng)用分析時(shí),通常利用拉伸建立的經(jīng)驗(yàn)本構(gòu)方程,并將m和n視為常數(shù),這與實(shí)際情況存在一定差異。由于超塑性材料具有很強(qiáng)的結(jié)構(gòu)敏感性,在不同的應(yīng)力狀態(tài)、甚至不同的變形路徑下所測(cè)得的本構(gòu)方程均不同,且變形過程中,m和n也都是變量。因此,必須通過分析超塑性材料在不同應(yīng)力狀態(tài)、不同變形路徑下的本構(gòu)方程之間的聯(lián)系,并結(jié)合超塑性拉伸試驗(yàn)建立精確力學(xué)模型和材料參數(shù)的精確測(cè)量,來指導(dǎo)并進(jìn)行實(shí)際超塑性成形應(yīng)用分析。本文以Zn-5%Al材料為研究對(duì)象,研究通過應(yīng)用一維拉伸試驗(yàn)來分析超塑性脹形實(shí)際應(yīng)用。主要內(nèi)容和結(jié)論如下:1.在340℃條件下進(jìn)行超塑性拉伸試驗(yàn),在已有超塑性變形理論的基礎(chǔ)上,利用數(shù)值模擬方法對(duì)材料參數(shù)m()???和n()???進(jìn)行了精確測(cè)量,從微分狀態(tài)方程出發(fā),建立了恒應(yīng)變速率和定載荷兩種變形路徑下的材料拉伸本構(gòu)方程。拉伸試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果表明拉伸試驗(yàn)所測(cè)得的m和n并非常數(shù),而是變量。2.應(yīng)用Marc有限元模擬軟件二次開發(fā)功能,用拉伸試驗(yàn)所得的變參數(shù)本構(gòu)方程對(duì)超塑性自由脹形過程進(jìn)行有限元模擬分析,并與Marc軟件自帶的經(jīng)驗(yàn)本構(gòu)方程模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明:采用試驗(yàn)所得本構(gòu)方程模擬分析出的結(jié)果與軟件自帶本構(gòu)方程模擬分析出的結(jié)果不同,針對(duì)某種超塑性材料,必須在一定變形路徑下建立精確的本構(gòu)方程用于指導(dǎo)其超塑性變形。3.通過超塑性拉伸試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)建立一維拉伸與二維自由脹形之間的等效關(guān)系式,以更好的控制脹形件的質(zhì)量。
【關(guān)鍵詞】：超塑性 拉伸試驗(yàn) 力學(xué)解析 本構(gòu)方程 自由脹形 二次開發(fā) 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG115.52
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 第1章 緒論13-27
• 1.1 引言13-14
• 1.2 不同應(yīng)力狀態(tài)下的超塑性本構(gòu)方程研究14-17
• 1.2.1 一維拉伸的本構(gòu)方程研究14-16
• 1.2.2 二維脹形的本構(gòu)方程研究16-17
• 1.3 超塑性材料參數(shù)測(cè)量研究17-24
• 1.3.1 一維拉伸實(shí)驗(yàn)的材料參數(shù)測(cè)量18-22
• 1.3.2 二維脹形實(shí)驗(yàn)的材料參數(shù)測(cè)量22-24
• 1.4 課題研究意義與主要研究內(nèi)容24-27
• 1.4.1 研究意義24
• 1.4.2 主要研究內(nèi)容24-27
• 第2章 不同應(yīng)力狀態(tài)下超塑性實(shí)驗(yàn)與理論基礎(chǔ)27-45
• 2.1 超塑性拉伸材料參數(shù)測(cè)量方法27-33
• 2.1.1 超塑性拉伸試驗(yàn)概述27-28
• 2.1.2 超塑性拉伸試驗(yàn)各力學(xué)參數(shù)的測(cè)量方法28-29
• 2.1.3 材料參數(shù)m和n值的測(cè)量方法29-31
• 2.1.4 m和n值的精確測(cè)量方法31-33
• 2.2 超塑性自由脹形力學(xué)解析基本理論與材料參數(shù)測(cè)量方法33-43
• 2.2.1 球面假設(shè)下的基本理論33-35
• 2.2.2 非球面假設(shè)下的基本理論35-40
• 2.2.3 材料參數(shù)m和n值的測(cè)量方法40-43
• 2.3 本章小結(jié)43-45
• 第3章 超塑性拉伸試驗(yàn)的測(cè)量結(jié)果與本構(gòu)方程的建立45-59
• 3.1 試驗(yàn)內(nèi)容45-46
• 3.1.1 試驗(yàn)材料45
• 3.1.2 試驗(yàn)過程45-46
• 3.2 材料參數(shù)m和n值的測(cè)量結(jié)果46-52
• 3.2.1 恒應(yīng)變速率變形路徑下m和n值的測(cè)量結(jié)果46-50
• 3.2.2 定載荷變形路徑下m和n值的測(cè)量結(jié)果50-52
• 3.3 超塑性拉伸本構(gòu)方程的建立52-58
• 3.3.1 超塑性拉伸本構(gòu)方程的理論推導(dǎo)52-55
• 3.3.2 恒應(yīng)變速率變形路徑下的超塑性拉伸本構(gòu)方程55-56
• 3.3.3 定載荷變形路徑下的超塑性拉伸本構(gòu)方程56-58
• 3.4 本章小結(jié)58-59
• 第4章 超塑性自由脹形有限元模擬分析與對(duì)比59-91
• 4.1 Marc有限元模擬軟件及其二次開發(fā)59-61
• 4.1.1 Marc軟件簡介59-60
• 4.1.2 Marc軟件二次開發(fā)60-61
• 4.2 自由脹形有限元模型建立61-62
• 4.3 試驗(yàn)本構(gòu)方程用戶子程序開發(fā)與導(dǎo)入62-64
• 4.4 恒應(yīng)變速率加載超塑性自由脹形有限元分析與對(duì)比64-77
• 4.4.1 有限元分析過程與結(jié)果輸出64-68
• 4.4.2 脹形件的等效應(yīng)力變化規(guī)律68-69
• 4.4.3 脹形件的等效應(yīng)變變化規(guī)律69
• 4.4.4 脹形件的厚度變化規(guī)律69-71
• 4.4.5 與Marc自帶本構(gòu)方程模擬對(duì)比71-77
• 4.5 恒壓加載超塑性自由脹形有限元分析與對(duì)比77-89
• 4.5.1 脹形壓力的確定77-78
• 4.5.2 有限元分析過程與結(jié)果輸出78-80
• 4.5.3 脹形件的等效應(yīng)力變化規(guī)律80-81
• 4.5.4 脹形件的等效應(yīng)變變化規(guī)律81-82
• 4.5.5 脹形件的厚度變化規(guī)律82-83
• 4.5.6 與Marc自帶本構(gòu)方程模擬對(duì)比83-89
• 4.6 本章小結(jié)89-91
• 第5章 超塑性二維自由脹形與一維拉伸等效分析91-99
• 5.1 等效關(guān)系的理論推導(dǎo)91-92
• 5.2 恒應(yīng)變速率加載下等效關(guān)系的建立92-95
• 5.3 恒壓加載下等效關(guān)系的建立95-97
• 5.4 本章小結(jié)97-99
• 第6章 結(jié)論與展望99-101
• 參考文獻(xiàn)101-107
• 致謝107

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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  本文關(guān)鍵詞：超塑性拉伸試驗(yàn)與脹形應(yīng)用有限元對(duì)比分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：340603