發(fā)布時間：2017-10-15 11:32

  本文關(guān)鍵詞：7075鋁合金筒形件熱反旋開裂行為研究

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【摘要】：7075鋁合金筒形件由于其具有高強(qiáng)度、重量輕、耐高壓和抗腐蝕性能強(qiáng)等特點(diǎn),在航空航天及兵器等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,熱反旋成形是制造此類筒形件的主要方法。然而,開裂現(xiàn)象是筒形件熱反旋成形過程中常見的缺陷之一,尤其在成形期間產(chǎn)生的肉眼難以發(fā)現(xiàn)的微裂紋是影響其成形質(zhì)量的重要因素。本文基于改進(jìn)的Lemaitre損傷模型,采用有限元數(shù)值仿真與理論和實驗相結(jié)合的方法,對7075鋁合金筒形件熱反旋開裂行為進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:(1)對Lemaitre韌性損傷準(zhǔn)則進(jìn)行改進(jìn),建立了考慮材料的拉壓異性和溫度與應(yīng)變率耦合Lemaitre損傷模型。開發(fā)了Lemaitre損傷模型用戶子程序,建立了7075鋁合金筒形件多道次熱反旋有限元模型,并實驗驗證了其可靠性。(2)基于所建立的有限元模型,分析了筒形件成形過程中的熱力學(xué)行為:筒形件的溫度呈環(huán)狀階梯分布,旋壓與工件的接觸區(qū)溫度最大,然后沿筒形件環(huán)向和軸向兩端逐漸減小;接觸區(qū)的等效應(yīng)力最大,筒形件的最大等效應(yīng)力隨時間整體呈上升趨勢;接觸區(qū)后方的等效應(yīng)變大于接觸區(qū)的等效應(yīng)變;在軸向上,工件兩端的等效應(yīng)變較小,中間段的值較大,周向和厚向上都存在應(yīng)變不均勻現(xiàn)象。(3)基于所建立的有限元模型,系統(tǒng)分析并獲得7075鋁合金筒形件熱反旋成形過程中的損傷行為:工件軸向兩端的損傷值較小,中間段的損傷值較大,外側(cè)損傷最大值在穩(wěn)定區(qū)和未旋區(qū)的交界處,內(nèi)側(cè)損傷最大值在端部區(qū)和穩(wěn)定區(qū)的交界處;損傷沿周向呈波浪形分布,內(nèi)外側(cè)損傷程度不一致,筒形件頂端內(nèi)側(cè)損傷值增長速度比外側(cè)要快;筒形件根部的損傷值呈非線性發(fā)展趨勢,旋輪進(jìn)給初期最大相對損傷值增加的速度比較快,而后趨于平緩。(4)研究發(fā)現(xiàn):適當(dāng)提高工件的預(yù)熱溫度、旋輪的進(jìn)給比以及工件與模具的摩擦系數(shù)能顯著改善筒形件的損傷度;旋輪的下壓量對損傷度的影響呈波浪形分布;當(dāng)工件預(yù)熱溫度為300℃左右,旋輪的下壓量和進(jìn)給比分別在20~30%和0.6~0.7mm/r左右,以及旋輪和芯模與工件之間的摩擦系數(shù)分別選擇為0.2和0.3附近時,對筒形件的損傷影響較小。
【關(guān)鍵詞】：7075鋁合金 筒形件熱反旋 Lemaitre損傷模型 旋壓開裂 損傷規(guī)律
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG306
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-15
• 1.1 引言8-9
• 1.2 旋壓工藝的種類及特點(diǎn)9-10
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-13
• 1.3.1 筒形件旋壓方面的研究10-12
• 1.3.2 塑性成形開裂行為的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.4 本文選題背景和意義13-14
• 1.5 研究的主要內(nèi)容14-15
• 第二章 本文研究的理論基礎(chǔ)15-24
• 2.1 引言15
• 2.2 旋壓基礎(chǔ)理論15-17
• 2.2.1 強(qiáng)力旋壓時金屬的流動規(guī)律15-16
• 2.2.2 強(qiáng)力旋壓時應(yīng)力應(yīng)變分析16
• 2.2.3 旋壓工藝方式的選擇16-17
• 2.3 彈塑性有限元法基礎(chǔ)17-19
• 2.3.1 各向同性彈性本構(gòu)關(guān)系17
• 2.3.2 材料非線性本構(gòu)關(guān)系17-19
• 2.4 損傷力學(xué)理論19-22
• 2.4.1 損傷力學(xué)的研究內(nèi)容及方法19-20
• 2.4.2 Lemaitre損傷模型及損傷參數(shù)的測定20-22
• 2.5 耦合Lemaitre準(zhǔn)則的彈塑性本構(gòu)關(guān)系22-23
• 2.6 本章小結(jié)23-24
• 第三章 改進(jìn)的Lemaitre損傷模型24-34
• 3.1 引言24
• 3.2 拉壓異性及其實現(xiàn)方法24-25
• 3.3 耦合溫度與應(yīng)變率及其實現(xiàn)方法25-26
• 3.4 損傷參數(shù)的測定26-30
• 3.5 改進(jìn)Lemaitre準(zhǔn)則后的損傷模型有限元列式30-33
• 3.6 本章小結(jié)33-34
• 第四章 7075鋁合金筒形件開裂模型的建立34-46
• 4.1 引言34
• 4.2 Lemaitre損傷模型子程序開發(fā)及驗證34-41
• 4.2.1 Lemaitre損傷模型子程序開發(fā)34-36
• 4.2.2 用戶子程序的可靠性驗證36-41
• 4.3 筒形件熱反旋開裂模型的建立41-44
• 4.4 筒形件熱反旋開裂模型的可靠性驗證44-45
• 4.4.1 有限元模型的穩(wěn)定性評估44
• 4.4.2 損傷模型的可靠性驗證44-45
• 4.5 本章小結(jié)45-46
• 第五章 7075鋁合金筒形件熱反旋開裂行為分析46-57
• 5.1 引言46
• 5.2 數(shù)值模擬成形條件46
• 5.3 熱力學(xué)行為分析46-51
• 5.3.1 溫度場的演化規(guī)律47-48
• 5.3.2 等效應(yīng)力的演化規(guī)律48-49
• 5.3.3 等效應(yīng)變的演化規(guī)律49-51
• 5.4 筒形件熱反旋開裂行為分析51-56
• 5.4.1 損傷沿筒形件軸向的分布52-53
• 5.4.2 損傷沿筒形件周向的分布53-54
• 5.4.3 筒形件頂端內(nèi)側(cè)裂紋的分析54-55
• 5.4.4 筒形件根部裂紋的分析55-56
• 5.5 本章小結(jié)56-57
• 第六章 工藝參數(shù)對7075鋁合金筒形件熱反旋損傷行為的影響57-65
• 6.1 引言57
• 6.2 研究思路和方案的確定57-58
• 6.2.1 研究思路57-58
• 6.2.2 研究方案58
• 6.3 工藝參數(shù)對損傷的影響58-64
• 6.3.1 預(yù)熱溫度對損傷的影響58-59
• 6.3.2 下壓量對損傷的影響59-61
• 6.3.3 進(jìn)給比對損傷的影響61-62
• 6.3.4 摩擦系數(shù)對損傷的影響62-64
• 6.4 本章小結(jié)64-65
• 結(jié)論65-67
• 參考文獻(xiàn)67-70
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文70-71
• 致謝71-72

【相似文獻(xiàn)】

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1 葉天云;7075鋁合金筒形件熱反旋開裂行為研究[D];南昌航空大學(xué);2015年

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本文編號：1036887