對(duì)子彈鉛套成形過(guò)程中的破裂缺陷進(jìn)行預(yù)測(cè)。采用單向拉伸實(shí)驗(yàn)獲得純鉛真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變數(shù)據(jù),選取應(yīng)變0.006≤ε≤0.2范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合和外延處理獲得材料無(wú)損傷的本構(gòu)模型。結(jié)合掃描電鏡分析法和基于響應(yīng)面的有限元反求法獲得純鉛的GTN細(xì)觀損傷模型參數(shù),對(duì)比分析單向拉伸中模擬與實(shí)驗(yàn)獲得的載荷-位移曲線(xiàn)和鉛材料孔洞體積分?jǐn)?shù),驗(yàn)證了所建立的純鉛GTN細(xì)觀損傷模型的準(zhǔn)確性。基于ABAQUS模擬仿真平臺(tái),耦合所建立的GTN損傷模型對(duì)鉛套成形過(guò)程中的破裂行為進(jìn)行仿真預(yù)測(cè),并開(kāi)展了鉛套反擠壓和變薄拉深成形實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明:實(shí)驗(yàn)結(jié)果與基于GTN損傷模型的仿真結(jié)果匹配良好;對(duì)鉛套成形缺陷的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)是鉛套成形優(yōu)化的重要基礎(chǔ)。 

【文章來(lái)源】：中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào). 2020,30(08)北大核心EICSCD

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拉伸試樣尺寸Fig.1Tensionspecimensize(Unit:mm)

中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào)2020年8月1868圖1拉伸試樣尺寸Fig.1Tensionspecimensize(Unit:mm)圖2原始拉伸試樣和拉伸后的試樣Fig.2Originalandpost-tensionspecimens用單向拉伸全過(guò)程試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算得到的真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)是包含了材料損傷演化影響的，用其建立GTN模型并耦合進(jìn)行成形過(guò)程數(shù)值模擬時(shí)，會(huì)造成模擬結(jié)果誤差較大。因此，為保證仿真結(jié)果更加貼合實(shí)際情況，需要使用基體材料無(wú)損傷的應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)作為材料的本構(gòu)模型[13]。在單向拉伸的初期階段材料損傷較小，實(shí)驗(yàn)測(cè)得單向拉伸初期的材料真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)更為貼近材料的無(wú)損傷狀態(tài)�？梢岳貌牧系谋緲�(gòu)方程0nK，通過(guò)數(shù)據(jù)擬合將單向拉伸初期的材料真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)作為基體材料無(wú)損傷的真實(shí)應(yīng)力等效塑性應(yīng)變關(guān)系。擬合材料無(wú)損傷的本構(gòu)模型時(shí)，如何選擇恰當(dāng)?shù)膽?yīng)變點(diǎn)區(qū)間很關(guān)鍵。首先需保證選擇的區(qū)間處于塑性應(yīng)變下，因此選擇≥0.006。對(duì)發(fā)生不同應(yīng)變量的單向拉伸試樣進(jìn)行掃描電鏡觀察，并對(duì)不同應(yīng)變量下試樣的孔洞體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，如圖3所示。從圖圖3不同應(yīng)變下單向拉伸試樣截面的孔洞體積分?jǐn)?shù)Fig.3Voidvolumefractionofuniaxialtensionspecimenswithdifferentstrains:(a)ε=0.1;(b)ε=0.2;(c)ε=0.3;(d)ε=0.35

第30卷第8期徐戊矯，等：基于細(xì)觀損傷力學(xué)的鉛套成形破裂預(yù)測(cè)18693可以看出，應(yīng)變0.2是一個(gè)臨界點(diǎn)；當(dāng)應(yīng)變?yōu)?.2時(shí)基材內(nèi)微觀孔洞較少、分布均勻，且并未發(fā)生聚合。為保證擬合得到的材料應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)更貼近材料無(wú)損傷狀態(tài)下，因此本研究中選取的應(yīng)變擬合點(diǎn)間距為[0.006，0.2]，擬合結(jié)果如圖4所示，表1中所列為純鉛的彈塑性力學(xué)行為參數(shù)，其中E表示為材料的彈性模量；表示為材料的泊松比；σ0表示材料的屈服應(yīng)力；K表示該材料本構(gòu)參數(shù)；n表示材料的硬化指數(shù)。圖4純鉛無(wú)損傷應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)的獲取Fig.4Acquisitionofdamagefreestressstraincurvesofpurelead表1純鉛的無(wú)損傷彈塑性力學(xué)參數(shù)Table1Damage-freeelastoplasticbehaviorparametersofpureleadE/MPaσ0Kn140000.43.8927628.971830.637383GTN參數(shù)的標(biāo)定GTN細(xì)觀損傷模型中包含三類(lèi)共計(jì)9個(gè)參數(shù)，分別是屈服函數(shù)的修正系數(shù)q1、q2、q3，孔洞形核參數(shù)fN、εN、SN和孔洞體積分?jǐn)?shù)f0、fC、fF。其中，fN表示形核粒子的孔洞體積分?jǐn)?shù)，SN為形核時(shí)的等效塑性應(yīng)變，SN是形核應(yīng)變的標(biāo)準(zhǔn)差，f0表示材料初始的孔洞體積分?jǐn)?shù)，fC表示孔洞聚合時(shí)的臨界體積參數(shù)，fF表示材料發(fā)生破壞失效時(shí)的孔洞體積分?jǐn)?shù)。不同的參數(shù)組合對(duì)模擬結(jié)果的影響較大，因此，確定一種材料的GTN損傷模型參數(shù)是研究這種材料孔洞演化過(guò)程和細(xì)觀損傷機(jī)理的基矗目前確定GTN細(xì)觀損傷模型參數(shù)的方法大致分為三類(lèi)[1416]：金相分析法、代表性體積單元法和有限元逆向法。在這里，假設(shè)擠壓得到的圓柱形純鉛的棒料是無(wú)損傷材料，因?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]7075-T6鋁合金溫成形損傷演化實(shí)驗(yàn)與仿真[J]. 盈亮,劉文權(quán),王丹彤,胡平,王琪.  中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào). 2016(07)
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博士論文
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[3]金屬成形過(guò)程的細(xì)觀損傷力學(xué)模型及韌性斷裂準(zhǔn)則研究[D]. 黃建科.上海交通大學(xué) 2009



本文編號(hào)：3301999