本文關(guān)鍵詞：典型金屬管材彎曲滯后回彈的試驗研究與有限元模擬

  更多相關(guān)文章： 1Cr18Ni9Ti管 5A03管 滯后回彈 黏彈性力學(xué) 雙耗散材料模型 有限元分析

【摘要】：金屬管材因具有優(yōu)異的力學(xué)性能,多功用性和適于實現(xiàn)輕量化等特點,已經(jīng)廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車、儀表等領(lǐng)域�；貜検枪懿募庸ば遁d后必然產(chǎn)生的現(xiàn)象,大量試驗研究發(fā)現(xiàn),隨著時間的推移,成形件還將發(fā)生持續(xù)的“滯后回彈”,導(dǎo)致尺寸精度降低,影響裝配,甚至產(chǎn)生安全隱患。目前,人們對滯后回彈本身及其產(chǎn)生原因仍處于初級認(rèn)知階段,但它對精密成形和精確制造工程的危害則是不言而喻的,并且將成為精密制造領(lǐng)域的研究熱點。本文以航空航天用1Cr18Ni9Ti不銹鋼管和5A03防銹鋁管的變形滯后回彈為背景,基于彈塑性和黏彈性力學(xué)理論,開展了兩種管材拉伸和彎曲滯后回彈的試驗和有限元模擬研究。兩種管材單軸拉伸滯后回彈試驗結(jié)果表明,滯后回彈量均隨預(yù)應(yīng)變量和變形速率增大而增大,滯后回彈曲線存在局部的波動,分為快速回彈和緩慢回彈兩個階段,1Cr18Ni9Ti較5A03更快進(jìn)入滯后回彈第二階段。管材彎曲滯后回彈試驗發(fā)現(xiàn),回彈角在卸載后的105s內(nèi)快速增大,隨后趨于穩(wěn)定。相對彎曲半徑相同時,滯后回彈角度隨管材直徑增大而增大,趨于穩(wěn)定的時間基本一致;管徑相同時,滯后回彈角度及滯后回彈趨于穩(wěn)定的時間隨相對彎曲半徑的增大而增大。低溫去應(yīng)力退火能夠促進(jìn)1Cr18Ni9Ti彎管殘余應(yīng)力的提前釋放,進(jìn)而導(dǎo)致滯后回彈的提前發(fā)生�；趩屋S拉伸試驗結(jié)果構(gòu)建了1Cr18Ni9Ti管雙耗散黏彈塑性材料模型;對5A03管的應(yīng)力松弛曲線進(jìn)行Prony級數(shù)擬合,構(gòu)建了Wiechert黏彈性材料模型;基于單軸蠕變試驗,構(gòu)建了兩種材料的蠕變模型本構(gòu)關(guān)系。并確定了各模型的材料參數(shù)。采用雙耗散黏彈塑性材料模型和七參數(shù)Wiechert黏彈性模型進(jìn)行有限元分析,1Cr18Ni9Ti和5A03管單軸拉伸滯后回彈的模擬結(jié)果與試驗值隨時間的變化趨勢吻合良好,模擬滯后回彈量達(dá)到試驗值的70%以上。1Cr18Ni9Ti不銹鋼管回轉(zhuǎn)牽引彎曲滯后回彈的模擬結(jié)果在變化趨勢上與試驗測量結(jié)果基本一致,回彈量接近試驗值的73%。經(jīng)初步分析認(rèn)為,由于變形卸載后的彈性回復(fù),不同組合單元中的殘余應(yīng)力驅(qū)動黏彈性組件持續(xù)緩慢變形,是導(dǎo)致滯后回彈發(fā)生的主要原因之一。
【關(guān)鍵詞】：1Cr18Ni9Ti管 5A03管 滯后回彈 黏彈性力學(xué) 雙耗散材料模型 有限元分析
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG306
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 滯后回彈研究背景和意義10-12
• 1.2 國內(nèi)外滯后回彈研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容15-17
• 第二章 材料變形本構(gòu)模型基本理論17-34
• 2.1 彈塑性本構(gòu)模型17-21
• 2.1.1 彈性變形18-19
• 2.1.2 塑性變形19-21
• 2.2 黏彈性材料本構(gòu)模型21-28
• 2.2.1 基本模型21-22
• 2.2.2 Maxwell模型22-23
• 2.2.3 Kelvin模型23-24
• 2.2.4 廣義Maxwell模型與Wiechert模型24-27
• 2.2.5 積分型本構(gòu)關(guān)系27-28
• 2.3 黏彈塑性材料模型28-33
• 2.3.1 各向同性強化黏彈塑性本構(gòu)關(guān)系29-30
• 2.3.2 雙耗散黏彈塑性材料模型30-32
• 2.3.3 蠕變材料模型32-33
• 2.4 本章小結(jié)33-34
• 第三章 管材典型力學(xué)行為試驗34-47
• 3.1 單軸拉伸試驗34-39
• 3.1.1 試驗方法34-36
• 3.1.2 單軸試驗結(jié)果36-39
• 3.2 應(yīng)力松弛試驗39-43
• 3.2.1 應(yīng)力松弛試驗方法39-40
• 3.2.2 應(yīng)力試驗結(jié)果40-43
• 3.3 蠕變試驗43-46
• 3.3.1 蠕變試驗方法44
• 3.3.2 蠕變試驗結(jié)果44-46
• 3.4 本章小結(jié)46-47
• 第四章 管材滯后回彈試驗與分析47-59
• 4.1 單軸拉伸滯后回彈試驗47-51
• 4.1.1 試驗方法47-48
• 4.1.2 不同預(yù)應(yīng)變滯后回彈結(jié)果與分析48-50
• 4.1.3 不同應(yīng)變率滯后回彈結(jié)果與分析50-51
• 4.2 彎曲滯后回彈試驗51-56
• 4.2.1 管材彎曲滯后回彈試驗方法52-54
• 4.2.2 管材彎曲滯后回彈試驗結(jié)果與分析54-56
• 4.3 去應(yīng)力退火對彎管滯后回彈的影響56-58
• 4.3.1 奧氏體不銹鋼去應(yīng)力退火工藝56
• 4.3.2 去應(yīng)力退火對 1Cr18Ni9Ti滯后回彈的影響56-58
• 4.4 本章小結(jié)58-59
• 第五章 滯后回彈的有限元分析59-74
• 5.1 黏彈性和黏彈塑性材料本構(gòu)模型建立59-64
• 5.1.1 5A03鋁合金管黏彈性材料模型59-61
• 5.1.2 1Cr18Ni9Ti不銹鋼管黏彈塑性材料模型61-62
• 5.1.3 蠕變型材料模型62-64
• 5.2 管材變形有限元模型64-66
• 5.2.1 管材拉伸滯后回彈建模64-65
• 5.2.2 管材回轉(zhuǎn)牽引彎曲建模65-66
• 5.3 管材變形有限元結(jié)果分析66-72
• 5.3.1 蠕變及應(yīng)力松弛模擬結(jié)果66-68
• 5.3.2 拉伸滯后回彈模擬結(jié)果68-69
• 5.3.3 彎曲回彈模擬結(jié)果69-72
• 5.4 本章小結(jié)72-74
• 結(jié)論74-76
• 參考文獻(xiàn)76-80
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單80-81
• 致謝81

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本文編號：645981