本文關(guān)鍵詞：鋁合金板料成形極限預(yù)測及數(shù)值模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來，輕質(zhì)鋁合金材料越來越多地運(yùn)用于航天航空和汽車行業(yè)，對鋁合金板料的成形性能進(jìn)行研究具有重要意義。應(yīng)變成形極限圖(Forming Limit Diagram,簡稱FLD)和應(yīng)力成形極限圖（Forming Limit Stress Diagram,簡稱FLSD）是判斷板材成形性能的重要判據(jù)。實(shí)驗(yàn)方法獲取這兩種成形極限圖存在實(shí)驗(yàn)設(shè)備復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)周期長，測量技術(shù)不完善等難點(diǎn)。基于以上問題，本文以5083鋁合金板料為研究對象，運(yùn)用理論和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法對FLD和FLSD的獲取方法、影響因素以及應(yīng)用等方面進(jìn)行分析研究。 論文的理論部分，首先介紹了板料塑性變形過程中涉及到的基本塑性理論。對塑性理論中適用于5083鋁合金板的各向異性屈服準(zhǔn)則、硬化準(zhǔn)則和流動法則進(jìn)行了比較分析。同時(shí)總結(jié)了Swift分散性失穩(wěn)理論和Hill集中性失穩(wěn)理論的適用范圍和運(yùn)用這兩種失穩(wěn)理論得到完整FLD的方法。然后基于以上的理論基礎(chǔ)，運(yùn)用Hill48屈服準(zhǔn)則和Hill79屈服準(zhǔn)則推導(dǎo)了Swift分散性失穩(wěn)理論和Hill集中性失穩(wěn)理論條件下的極限應(yīng)變的公式，帶入5083鋁合金板材的力學(xué)性能參數(shù)獲得FLD。最后在得到的FLD的基礎(chǔ)上，運(yùn)用增量理論推導(dǎo)得到了線性應(yīng)變路徑下的FLSD。 論文的數(shù)值模擬部分，先闡述了運(yùn)用有限元仿真的脹形模擬來獲取FLD和FLSD的原理和應(yīng)變路徑的實(shí)現(xiàn)方法。通過分析，提出針對有限元模型所使用的殼單元運(yùn)用最大凸模力準(zhǔn)則和基于應(yīng)變路徑轉(zhuǎn)變的準(zhǔn)則作為失穩(wěn)判據(jù)。然后將有限元仿真得到的結(jié)果和理論預(yù)測的結(jié)果進(jìn)行對比分析，結(jié)果表明采用Swift分散性失穩(wěn)理論計(jì)算獲得的FLD的右半部分準(zhǔn)確性不高；而采用Hill集中性失穩(wěn)準(zhǔn)則理論計(jì)算獲得的FLD的左半部分與模擬的結(jié)果相差不大。最后討論了FLD隨摩擦系數(shù)、沖壓速度、壓邊力的變化規(guī)律，得到摩擦系數(shù)為0.12，沖壓速度為1000mm/s，壓邊力為20KN時(shí)所得到的成形極限結(jié)果是比較合理的。 此外，通過在ABAQUS中先對板料進(jìn)行預(yù)加載再進(jìn)行脹形模擬，完成了FLD和FLSD隨應(yīng)變路徑變化的分析。結(jié)果表明FLSD與應(yīng)變路徑無關(guān)，而FLD與應(yīng)變路徑有關(guān)。最后在方形盒沖壓的有限元模擬中，將FLSD和FLD作為極限判斷準(zhǔn)則，，得到相同的結(jié)果，表明了FLSD作為極限判據(jù)的可靠性，并對FLSD的應(yīng)用前景進(jìn)行了分析，表明了其在處理復(fù)雜加載路徑問題時(shí)的優(yōu)勢。 本文通過理論和有限元的方法預(yù)測了5083鋁合金板材的FLD和FLSD，可以作為有限元模擬中處理線性應(yīng)變路徑問題的失穩(wěn)判據(jù)。理論和有限元獲取的方法可以為其它類型材料成形極限的研究提供可借鑒的思路。同時(shí)還為更適合于處理復(fù)雜加載路徑問題的FLSD的運(yùn)用奠定了基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：應(yīng)變成形極限 應(yīng)力成形極限 應(yīng)變路徑 有限元仿真
【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】：2015
【分類號】：TG389
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-25
• 1.1 選題背景和意義11-12
• 1.2 鋁及鋁合金12-15
• 1.2.1 鋁及鋁合金的性能12
• 1.2.2 鋁合金的應(yīng)用12-15
• 1.3 應(yīng)變成形極限圖15-20
• 1.3.1 成形極限圖的意義15-16
• 1.3.2 成形極限的獲取方法及研究現(xiàn)狀16-19
• 1.3.3 FLD 在板材成形方面的應(yīng)用19-20
• 1.4 應(yīng)力成形極限圖20-22
• 1.4.1 應(yīng)力極限圖的提出20-21
• 1.4.2 應(yīng)力成形極限圖的研究進(jìn)展21-22
• 1.5 研究內(nèi)容及目的22-25
• 第二章 板料塑性變形基本理論25-37
• 2.1 引言25-26
• 2.2 材料的初始屈服準(zhǔn)則26-28
• 2.3 強(qiáng)化規(guī)則和后繼屈服函數(shù)28-30
• 2.4 塑性變形的本構(gòu)方程30-33
• 2.4.1 本構(gòu)方程與硬化準(zhǔn)則30-31
• 2.4.2 流動法則31-32
• 2.4.3 增量理論32-33
• 2.4.4 全量理論33
• 2.5 板材的塑性拉伸失穩(wěn)理論33-35
• 2.5.1 Swift 分散性失穩(wěn)理論33-34
• 2.5.2 Hill 集中性失穩(wěn)準(zhǔn)則34-35
• 2.6 本章小結(jié)35-37
• 第三章 5083 鋁合金板料成形極限推導(dǎo)37-57
• 3.1 引言37
• 3.2 基于拉伸失穩(wěn)理論的極限應(yīng)變的計(jì)算37-41
• 3.2.1 基于 Swift 分散性失穩(wěn)的極限應(yīng)變的推導(dǎo)38-40
• 3.2.2 基于 Hill 集中性失穩(wěn)的極限應(yīng)變推導(dǎo)40-41
• 3.3 考慮材料各向異性的極限應(yīng)變的計(jì)算41-43
• 3.3.1 基于 Hill48 屈服準(zhǔn)則的極限應(yīng)變計(jì)算41-42
• 3.3.2 基于 Hill79 屈服準(zhǔn)則的極限應(yīng)變計(jì)算42-43
• 3.4 5083 鋁合金理論 FLD 的獲取43-49
• 3.4.1 材料的力學(xué)性能參數(shù)43-46
• 3.4.2 FLD 的建立46-49
• 3.5 線性加載路徑下 FLD 到 FLSD 的轉(zhuǎn)換49-55
• 3.5.1 極限應(yīng)變與極限應(yīng)力的轉(zhuǎn)換方程推導(dǎo)50-51
• 3.5.2 FLD 轉(zhuǎn)化為 FLSD51-52
• 3.5.3 成形極限應(yīng)力圖 FLSD 的構(gòu)造52-55
• 3.6 本章小結(jié)55-57
• 第四章 鋁合金板料成形極限有限元分析57-73
• 4.1 引言57
• 4.2 ABAQUS 軟件簡介57-58
• 4.3 板料成形極限預(yù)測的數(shù)值模擬58-63
• 4.3.1 單元類型的選擇58-59
• 4.3.2 各種應(yīng)變路徑的實(shí)現(xiàn)方法與模型建立59-62
• 4.3.3 仿真所用的材料模型62-63
• 4.4 材料失穩(wěn)的判據(jù)63-65
• 4.5 仿真結(jié)果與理論計(jì)算對比分析65-67
• 4.6 有限元模擬的影響因素67-71
• 4.6.1 摩擦系數(shù)對成形極限圖的影響及分析67-68
• 4.6.2 沖壓速度對成形極限圖的影響及分析68-69
• 4.6.3 壓邊力對成形極限圖的影響及分析69-71
• 4.7 本章小結(jié)71-73
• 第五章 復(fù)雜加載路徑下板料的成形極限圖73-89
• 5.1 引言73
• 5.2 有限元仿真中應(yīng)變路徑對成形極限的影響73-78
• 5.2.1 應(yīng)變路徑加載方案及其 ABAQUS 實(shí)現(xiàn)方法73-76
• 5.2.2 折線加載路徑下的成形極限圖76-78
• 5.3 FLSD 與應(yīng)變路徑無關(guān)的理論分析78-83
• 5.3.1 Hill48 屈服準(zhǔn)則所需的關(guān)系式80-81
• 5.3.2 基于 Hill79 屈服準(zhǔn)則所需的關(guān)系式81
• 5.3.3 兩種屈服準(zhǔn)則的理論 FLSD 結(jié)果81-83
• 5.4 FLD 和 FLSD 在 ABAQUS 中的應(yīng)用實(shí)例83-87
• 5.4.1 鋁合金盒形件拉深成形有限元分析83-84
• 5.4.2 結(jié)果與分析84-86
• 5.4.3 FLSD 的應(yīng)用前景86-87
• 5.5 本章小結(jié)87-89
• 第六章 總結(jié)及展望89-91
• 6.1 結(jié)論89
• 6.2 展望89-91
• 參考文獻(xiàn)91-97
• 致謝97

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳光南,胡世光;薄鋼板塑性成形損傷與斷裂[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);1989年03期

2 姜龍濤;趙敏;武高輝;張強(qiáng);;亞微米級Al_2O_(3P)/2024Al復(fù)合材料的時(shí)效行為[J];稀有金屬材料與工程;2006年12期

3 林大為,屠挺生,戴一一,張順才;板料真實(shí)成形極限的測定及其應(yīng)用[J];鍛壓技術(shù);2001年03期

4 余勝娟;周旭東;;板料成形性的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J];鍛壓裝備與制造技術(shù);2007年06期

5 劉騰喜,傅衣銘,丁皓江;正交各向異性金屬板料的成形極限[J];固體力學(xué)學(xué)報(bào);2000年02期

6 陳光南;胡世光;;用電阻率等參量的變化作為損傷參數(shù)的實(shí)驗(yàn)研究[J];鋼鐵研究;1987年03期

7 崔令江;楊玉英;劉立言;黃春杰;;FLD和SCV在大型薄板沖壓選材中的應(yīng)用[J];鍛壓技術(shù);1988年02期

8 楊繼昌,彭華,陳煒,高霖,姜銀方;復(fù)雜應(yīng)變路徑下的板料成形數(shù)值模擬[J];江蘇大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2005年04期

9 印雄飛,何丹農(nóng),葉又,彭穎紅,程驚雷,蔣鏡昱;虛擬速度對板料成形數(shù)值模擬影響的實(shí)驗(yàn)研究[J];機(jī)械科學(xué)與技術(shù);2000年03期

10 曹宏深;;復(fù)合變形路徑下的板材沖壓成形極限應(yīng)變(Ⅰ)——沖壓成形極限應(yīng)變的立論與解析[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2008年02期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 徐雪峰;5083鋁合金力學(xué)性能及超塑性成形數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究[D];南京航空航天大學(xué);2009年

2 王輝;成形極限圖的獲取方法與其在金屬板料成形中的應(yīng)用[D];南京航空航天大學(xué);2011年

  本文關(guān)鍵詞：鋁合金板料成形極限預(yù)測及數(shù)值模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：370795