本文關(guān)鍵詞：AZ31鎂合金板材高溫成形極限圖的理論獲取，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：相比于其它結(jié)構(gòu)材料，鎂合金具有明顯的優(yōu)勢：密度低、比強度和比剛度高、無污染、易回收等。目前在汽車、航空航天以及3C行業(yè)都有著廣泛的應(yīng)用。但由于鎂合金為密排六方結(jié)構(gòu)(hcp)，在室溫下的成形能力有限，導(dǎo)致鎂合金的加工多集中于壓鑄、鑄造成形和簡單零件的塑性成形，直至近些年高溫沖壓技術(shù)的發(fā)展才使得鎂合金的塑性加工的應(yīng)用逐漸增加。 成形極限圖(Forming Limit Diagram，簡稱FLD)作為能夠指導(dǎo)材料沖壓工藝的重要參數(shù)之一，通�？捎赏鼓Ｃ浶卧囼灚@得其準確數(shù)據(jù)。但為了獲取高溫下的成形極限圖不但要受到人為因素影響、消耗大量的材料，而且為了保證其成形條件，需要配有獨立的加熱裝置，同時測試周期也較長。因此，人們更偏愛于應(yīng)用理論方法獲取成形極限圖。但目前對于具有率相關(guān)性材料的成形極限圖的預(yù)測卻一直沒有系統(tǒng)、準確的理論方法�；谶@個問題，本文采用工業(yè)用AZ31鎂合金板料，圍繞其最佳成形條件，應(yīng)用M-K凹槽理論方法以及有限元仿真方法預(yù)測了其成形極限圖。本文主要完成的內(nèi)容如下： 首先通過對鎂合金材料的在不同條件下的單向拉伸試驗，找到了最適合鎂合金成形的溫度和應(yīng)變速率條件，并測得了相應(yīng)的基本性能參數(shù)，為后續(xù)的理論分析及有限元模擬提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。其中試驗所選材料為工業(yè)態(tài)的AZ31鎂合金，其平均晶粒尺寸達到了100μm，具有一定的代表性。 其次，由于理論方法獲取成形極限圖主要基于材料的屈服準則和塑性本構(gòu)方程，并結(jié)合失穩(wěn)準則即可判斷材料的斷裂，，本文在Rossard粘塑性本夠方程和Hosford屈服準則下，根據(jù)M-K凹槽理論，應(yīng)用計算機軟件Matlab編寫了相應(yīng)的程序代碼，計算了不同應(yīng)力路徑下的極限應(yīng)變，從而得到鎂合金高溫下的成形極限圖，并與試驗得到的FLD曲線進行了對比分析。 最后應(yīng)用有限元軟件—Dynaform模擬了Nakazima半球型凸模脹形試驗，但由于有限元模擬不能顯示出材料的頸縮，不能判斷材料的斷裂，且內(nèi)嵌的成形極限圖計算公式與真實曲線相差太大。本文從成形過程中的應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)分析，提出了四種不同的判斷失穩(wěn)的方法，并應(yīng)用其中的兩種方法得計算得到了極限應(yīng)變。 本文通過理論方法比較成功地預(yù)測了高溫環(huán)境下鎂合金板材的成形極限圖，可為實際生產(chǎn)工藝規(guī)范的制定提供理論指導(dǎo)，也可作為有限元模擬中極限條件的判斷依據(jù)。更重要的是，本文針對高溫率敏感性材料成形極限圖所采用的理論預(yù)測方法，包括M-K凹槽理論和有限元分析方法，為以后高溫沖壓的成形極限圖研究提供了可借鑒的思路。
【關(guān)鍵詞】：鎂合金 高溫沖壓 成形極限圖 M-K凹槽理論 有限元
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TG146.22
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-24
• 1.1 鎂合金的概述11-12
• 1.2 鎂合金的應(yīng)用12-15
• 1.2.1 鎂合金在航天航空工業(yè)中的應(yīng)用12-13
• 1.2.2 鎂合金在汽車工業(yè)的應(yīng)用13-14
• 1.2.3 鎂合金在 3C 產(chǎn)品中的應(yīng)用14-15
• 1.3 鎂合金的高溫下塑性工藝研究進展15-17
• 1.4 成形極限圖獲取方法17-21
• 1.4.1 實驗方法獲取成形極限圖18-19
• 1.4.2 成形極限圖的理論研究19-21
• 1.4.3 數(shù)值模擬在板材成形極限中的應(yīng)用21
• 1.5 鎂合金高溫成形極限研究存在的問題21-22
• 1.6 選題目的、意義和研究內(nèi)容22-24
• 第二章 鎂合金高溫下單向拉伸試驗24-40
• 2.1 引言24-25
• 2.2 本構(gòu)方程25-26
• 2.3 鎂合金單向拉伸試驗26-34
• 2.3.1 實驗材料及其室溫力學(xué)性能26-28
• 2.3.2 高溫試驗設(shè)備簡介28-29
• 2.3.3 鎂合金的高溫下的拉伸實驗29-30
• 2.3.4 高溫拉伸結(jié)果及數(shù)據(jù)分析30-34
• 2.4 粘塑性本構(gòu)方程中參數(shù)及厚向異性指數(shù)的確定34-40
• 2.4.1 應(yīng)變速率敏感性指數(shù) m 值的確定34-36
• 2.4.2 應(yīng)變硬化指數(shù) n 的確定36-38
• 2.4.3 塑性系數(shù) k 值的確定38
• 2.4.4 厚向異性指數(shù)的確定38-40
• 第三章 鎂合金高溫成形極限圖的 M-K 理論預(yù)測40-53
• 3.1 各向異性屈服準則40-43
• 3.1.1 Hill48 屈服準則40-41
• 3.1.2 Hill79 及 Hosford 屈服準則41-42
• 3.1.3 Barlat - Lian89 屈服準則42
• 3.1.4 其它屈服準則42-43
• 3.2 M-K 理論獲取成形極限圖43-46
• 3.2.1 M-K 模型的數(shù)學(xué)分析44-46
• 3.2.2 M-K 模型的簡化46
• 3.3 Hosford 屈服準則下的成形極限圖46-47
• 3.4 各參數(shù)對成形極限圖的影響47-51
• 3.4.1 初始不均勻度對成形極限圖的影響47-49
• 3.4.2 M 值的選取對成形極限圖的影響49-50
• 3.4.3 應(yīng)變硬化指數(shù) n 值和應(yīng)變速率敏感性指數(shù) m 值選取對成形極限圖的影響50-51
• 3.5 試驗驗證與討論51-53
• 第四章 基于有限元方法獲取成形極限圖53-69
• 4.1 有限元軟件及沖壓模擬試驗前期準備53-57
• 4.1.1 Dynaform 有限元軟件簡介53-54
• 4.1.2 板料成形虛擬試驗?zāi)Ｐ图熬W(wǎng)格劃分54-56
• 4.1.3 板料成形虛擬試驗?zāi)Ｐ瓦x擇和相關(guān)成形參數(shù)設(shè)定及影響56-57
• 4.2 板料失穩(wěn)判別準則57-61
• 4.2.1 相鄰單元應(yīng)變改變量的方法59
• 4.2.2 最大載荷判斷的方法59-60
• 4.2.3 應(yīng)變路徑的方法60-61
• 4.2.4 最大減薄率判斷方法61
• 4.3 不同方法的 FLD 曲線61-65
• 4.3.1 最大凸模載荷法的成形極限圖62-63
• 4.3.2 應(yīng)變改變量法的成形極限圖63-64
• 4.3.3 平均減薄率法的成形極限圖64-65
• 4.4 有限元模擬的影響因素65-69
• 4.4.1 不同模型對虛擬 FLD 試驗的影響65-66
• 4.4.2 摩擦系數(shù)對虛擬 FLD 試驗的影響66-67
• 4.4.3 虛擬速度對虛擬 FLD 試驗的影響67-69
• 第五章 成果和結(jié)論69-71
• 參考文獻71-75
• 致謝75

【參考文獻】

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本文編號：276044