大變形狀態(tài)下本構模型的建立與應用
發(fā)布時間:2017-06-18 17:09
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【摘要】:目前,隨著板料成形技術的發(fā)展,其在汽車工業(yè)、航空航天、五金等領域都占有一席之地。如汽車覆蓋件在加工過程中經過落料、拉伸及切邊等多道工序,在加-工中,對其成形質量影響最大的就是板料的變形行為。在飛機的蒙皮成形過程中,板料應力應變狀態(tài)對蒙皮零件的回彈大小也有著非常重要影響。這些都涉及到金屬的大變形問題。大變形狀態(tài)下彈塑性本構關系對板料成形中的損傷、斷裂、回彈等行為及該理論成形都具有非常重要的意義。另外,金屬大變形在實際的生產中具有重要應用。因此大變形狀態(tài)下彈塑性本構關系的研究與搭建一直受到工程領域中研究學者的關注與重視。近年來,隨著計算機技術、計算力學等先進技術、理論的發(fā)展,為大變形彈塑性本構理論的發(fā)展提供了堅實的基礎,數值模擬逐漸成為塑性加工中不可缺少的組成。經國內外學者的研究發(fā)現,能否準確選擇適當的材料的本構關系是影響數值模擬計算結果準確性和可靠性的最重要的因素之一。因此,對發(fā)展能真實反映材料性質的大變形本構模型提出了日益迫切的需求。目前,大變形狀態(tài)下彈塑性本構關系的研究理論還不夠完善,常用的研究方式是理論與實驗研究相結合,應用材料實驗結果建立相應的本構關系,也是行之有效的方法之一;其次就是以工程中的小變形研究理論為基礎,將其在形式上進行改進,然后根據實際理論驗證得到大變形理論。本文主要是通過簡單的拉伸實驗,對Trip590和57540進行單向拉伸實驗設計,求解相關的力學性能參數,建立相應的有限元拉伸模型;通過分析實驗數據中應力與載荷最大兩種情況,對比前人提出的本構關系,擬合不同類型的大變形狀態(tài)下本構方程,通過增補塑性應變方式來提高仿真精度,并得到可以表示大變形狀態(tài)下應力-塑性應變數據。最后結合實驗驗證并修改了YLD2000-2D的屈服準則,并證明其可以提高仿真模型的精度;并基于C-H失穩(wěn)準則推導了不同本構方程下的板料成形極限,并通過成形極限與壓彎成形進行對比、驗證,對該本構關系的普適性與可靠性進行驗證。
【關鍵詞】:板料成形 拉伸試驗 數值模擬 大變形 本構模型
【學位授予單位】:北方工業(yè)大學
【學位級別】:碩士
【學位授予年份】:2016
【分類號】:TG306
【目錄】:
- 摘要3-4
- ABSTRACT4-8
- 第一章 緒論8-16
- 1.1 課題研究的背景8-9
- 1.2 大變形本構模型的研究現狀9-12
- 1.2.1 大變形本構方程中相關材料參數的確定方法10-11
- 1.2.2 大變形本構關系的研究現狀11-12
- 1.3 板料成形計算機輔助技術的研究現狀12-14
- 1.4 本構關系的實驗研究14-15
- 1.5 本課題主要研究內容與研究意義15-16
- 第二章 大變形彈塑性本構理論16-30
- 2.1 引言16
- 2.2 小變形彈塑性本構理論的介紹16-25
- 2.2.1 屈服條件16-18
- 2.2.2 硬化規(guī)律18-22
- 2.2.3 塑性流動法則22-23
- 2.2.4 彈塑性本構理論23-25
- 2.3 大變形理論基礎介紹25-28
- 2.4 大變形彈塑性本構理論28-29
- 2.5 本章小結29-30
- 第三章 實驗設計及分析30-36
- 3.1 拉伸實驗的相關知識30-32
- 3.1.1 有限元分析方法30
- 3.1.2 拉伸實驗30-32
- 3.2 實驗32-35
- 3.2.1 單向拉伸實驗32-33
- 3.2.2 實驗數據處理33-35
- 3.3 本章小結35-36
- 4 本構模型的建立與研究36-61
- 4.1 常用本構模型的介紹36-38
- 4.2 不同擬合方式對擬合精度的影響38-41
- 4.3 基礎研究與對比分析41-44
- 4.4 本構模型的相關研究44-46
- 4.5 新屈服準則的修改46-51
- 4.6 本構模型的驗證及應用51-54
- 4.7 成形極限曲線的驗證54-60
- 4.7.1 分散性失穩(wěn)極限應變計算55-57
- 4.7.2 集中性失穩(wěn)極限應變計算57-60
- 4.8 本章小結60-61
- 第五章 結論與展望61-62
- 5.1 主要結論61
- 5.2 研究展望61-62
- 參考文獻62-67
- 申請學位期間的研究成果及發(fā)表的學術論文67-68
- 致謝68
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本文編號:460147
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