本文關(guān)鍵詞：超聲振動輔助成形本構(gòu)模型理論及實驗研究

  更多相關(guān)文章： 超聲振動 應(yīng)力疊加效應(yīng) 軟化效應(yīng) 率相關(guān) 數(shù)值模擬

【摘要】：超聲振動是一種有效的金屬塑性成形輔助技術(shù),在工業(yè)生產(chǎn)中具有很好的應(yīng)用前景。研究表明,超聲振動能顯著降低成形力、減小摩擦、改善表面質(zhì)量并提高尺寸精度。但是現(xiàn)有的研究成果大多限于實驗現(xiàn)象的分析,未對前述現(xiàn)象的內(nèi)在機理進行具體研究。并且由于振動在塑性變形體中的傳播機制及其對被加工材料內(nèi)部及表面的影響十分復(fù)雜,使得該項技術(shù)處于嚴重的應(yīng)用超前、理論滯后的研究現(xiàn)狀。針對上述問題,本文對超聲振動輔助成形機理進行了相關(guān)研究,主要研究內(nèi)容總結(jié)如下:基于成形過程中的應(yīng)力疊加效應(yīng)和軟化效應(yīng),研究超聲振動對材料性能的影響,建立一維狀態(tài)下超聲振動輔助成形材料的本構(gòu)模型,求解材料在超聲振動下的本構(gòu)方程顯式表達式,實現(xiàn)基于理論推導(dǎo)的超聲振動輔助成形機理分析。采用6061鋁合金進行超聲振動條件下的單向拉伸力學(xué)性能研究,確定6061鋁合金超聲振動輔助成形本構(gòu)模型的相關(guān)參數(shù),并驗證模型的可靠性。結(jié)果表明,本文建立的本構(gòu)模型可以很好的描述超聲振動輔助成形中應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系特點,并且能夠更準確的揭示線性強化材料在超聲振動下的本構(gòu)關(guān)系。開展傳統(tǒng)靜態(tài)模式、不同振幅條件下全程振動和間歇振動模式下,6061鋁合金的單向拉伸實驗,并對其應(yīng)力-應(yīng)變曲線進行研究分析,來驗證建立的超聲振動輔助成形本構(gòu)模型。實驗發(fā)現(xiàn),全程超聲振動條件下與常規(guī)靜態(tài)條件下,二者的彈性段幾乎重合,即超聲振動對材料的彈性段幾乎沒有影響;隨著載荷的上升,全程振動拉伸下材料的屈服強度明顯降低,材料提前發(fā)生屈服,進入塑性變形階段;在施加超聲振動后,材料的應(yīng)力狀態(tài)迅速下降,且隨著振動振幅的增加下降量也會逐漸增大;施加振動后,6061鋁合金塑性段線性強化系數(shù)會下降,且隨著振幅的增加,下降程度越大。開展超聲振動率相關(guān)實驗,研究超聲振動在不同的拉伸速度下對率相關(guān)材料的影響。結(jié)果表明,對于率相關(guān)材料6061鋁合金,在振幅相同的情況下,隨著應(yīng)變率的增加,材料的應(yīng)力狀態(tài)也會上升。結(jié)合有限元數(shù)值模擬技術(shù),采用ABAQUS有限元軟件對6061鋁合金的間歇振動拉伸實驗、率相關(guān)拉伸實驗和超聲振動率相關(guān)拉伸實驗進行模擬,分析施加振動后6061鋁合金的應(yīng)力和應(yīng)變變化情況及其特點,并從有限元模型的角度分析應(yīng)變率效應(yīng)和超聲振動對材料應(yīng)力-應(yīng)變曲線的影響。
【關(guān)鍵詞】：超聲振動 應(yīng)力疊加效應(yīng) 軟化效應(yīng) 率相關(guān) 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG663
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 第一章 緒論13-25
• 1.1 引言13-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-23
• 1.2.1 超聲振動輔助成形在塑性成形中的應(yīng)用14-18
• 1.2.2 超聲振動輔助成形相關(guān)理論研究18-21
• 1.2.3 應(yīng)變率效應(yīng)研究21-23
• 1.3 課題的主要研究內(nèi)容23-25
• 第二章 超聲振動輔助成形本構(gòu)模型建立25-35
• 2.1 引言25
• 2.2 超聲振動輔助成形機理研究25-26
• 2.2.1 應(yīng)力疊加效應(yīng)25-26
• 2.2.2 軟化效應(yīng)26
• 2.3 常見粘彈塑性模型26-29
• 2.3.1 Maxwell模型26-27
• 2.3.2 Kelvin模型27
• 2.3.3 賓漢模型27-28
• 2.3.4 粘彈塑性模型28-29
• 2.4 超聲振動輔助成形本構(gòu)模型29-34
• 2.4.1 應(yīng)力疊加效應(yīng)影響下應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系29-32
• 2.4.2 軟化效應(yīng)影響下應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系32-34
• 2.5 本章小結(jié)34-35
• 第三章 超聲振動輔助成形本構(gòu)模型實驗研究35-45
• 3.1 引言35
• 3.2 實驗方案35-38
• 3.2.1 實驗材料35-36
• 3.2.2 實驗方案36-38
• 3.3 實驗現(xiàn)象與分析38-41
• 3.3.1 靜態(tài)與全程振動結(jié)果對比38
• 3.3.2 全程振動與間歇振動結(jié)果對比38-39
• 3.3.3 不同振幅軟化效果對比39-40
• 3.3.4 不同振幅線性強化系數(shù)對比40-41
• 3.4 超聲振動輔助成形本構(gòu)模型驗證41-43
• 3.5 本章小結(jié)43-45
• 第四章 率相關(guān)材料本構(gòu)模型研究45-57
• 4.1 引言45
• 4.2 應(yīng)變率對材料性能的影響45-46
• 4.3 率相關(guān)模型46
• 4.4 實驗方案46-47
• 4.4.1 實驗材料46
• 4.4.2 實驗方案46-47
• 4.5 率相關(guān)模型研究47-52
• 4.5.1 率相關(guān)模型的建立47-49
• 4.5.2 率相關(guān)模型的驗證49-52
• 4.6 超聲振動輔助成形率相關(guān)模型研究52-55
• 4.6.1 超聲振動輔助成形率相關(guān)模型的建立52-54
• 4.6.2 超聲振動輔助成形率相關(guān)模型的驗證54-55
• 4.7 本章小結(jié)55-57
• 第五章 超聲振動輔助拉伸數(shù)值模擬技術(shù)研究57-69
• 5.1 引言57
• 5.2 有限元數(shù)值模擬理論57-58
• 5.3 超聲振動輔助拉伸模擬58-65
• 5.3.1 有限元模型58-59
• 5.3.2 材料模型59
• 5.3.3 間歇振動拉伸模擬59-61
• 5.3.4 模擬結(jié)果分析61-65
• 5.4 率相關(guān)拉伸模擬65-67
• 5.5 超聲振動率相關(guān)拉伸試驗?zāi)M67-68
• 5.6 本章小結(jié)68-69
• 第六章 結(jié)論與展望69-71
• 6.1 結(jié)論69-70
• 6.2 展望70-71
• 參考文獻71-79
• 致謝79-81
• 攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表或錄用的論文81

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 孫瑞雪;徐磊;趙文博;;不同應(yīng)變速率下5083鋁合金的拉伸性能及斷口形貌[J];輕金屬;2012年08期

2 郭偉國;田宏偉;;幾種典型鋁合金應(yīng)變率敏感性及其塑性流動本構(gòu)模型[J];中國有色金屬學(xué)報;2009年01期

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本文編號：1004323