鈦合金擁有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能,被稱為“航空金屬”,備受航空業(yè)青睞。三維點陣結(jié)構(gòu)作為新一代超輕材料,通過內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅可以獲得超低的相對密度,還可集成通液布線、吸能降噪等多功能,完美契合航天器提速減重的大趨勢。利用節(jié)點下壓工藝制備三維點陣芯體,有利于桁架桿變形的均勻分布,提高整體強度,但是該工藝對母材塑性要求很高,目前只應(yīng)用于鋁合金和不銹鋼等塑性較好的材料。TC4鈦合金常溫下塑性成形性能很差,為促進節(jié)點下壓工藝在鈦合金點陣制備領(lǐng)域的應(yīng)用,本課題首先通過高溫拉伸試驗研究了 TC4高溫下的材料流動規(guī)律,在此基礎(chǔ)上開展了金字塔點陣節(jié)點下壓成形工藝及力學(xué)性能的有限元模擬,對成形沖頭及預(yù)制板參數(shù)進行優(yōu)化,總結(jié)了芯體參數(shù)對金字塔結(jié)構(gòu)平壓及剪切性能的影響規(guī)律,主要研究工作如下:(1)開展了 TC4鈦合金在不同溫度和應(yīng)變速率下的單向拉伸試驗,研究變形參數(shù)對TC4高溫成形性能的影響,對比真應(yīng)力應(yīng)變曲線發(fā)現(xiàn),提高溫度、降低應(yīng)變速率可以顯著改善TC4的塑性變形能力;通過金相試驗觀察TC4板材微觀組織的演變,證實溫度升高、速率降低有助于促進塑性相β的析出,從而提升TC4塑性變形能力;同時試件斷口形貌分析結(jié)...

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 鈦合金的應(yīng)用及本構(gòu)研究現(xiàn)狀
        1.2.1 鈦合金的特點和應(yīng)用
        1.2.2 鈦合金高溫本構(gòu)方程
    1.3 三維點陣結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 三維點陣結(jié)構(gòu)簡介
        1.3.2 三維點陣結(jié)構(gòu)的制備工藝
        1.3.3 三維點陣結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能研究及優(yōu)化設(shè)計
    1.4 本文主要研究內(nèi)容
第二章 TC4鈦合金熱拉伸試驗及微觀分析
    2.1 試驗材料
    2.2 試驗設(shè)備及熱電偶校核
    2.3 試驗方案
    2.4 試驗結(jié)果及分析
    2.5 微觀試驗及分析
        2.5.1 金相試驗
        2.5.2 斷口形貌分析
    2.6 本章小節(jié)
第三章 TC4鈦合金本構(gòu)方程的構(gòu)建
    3.1 Arrhenius本構(gòu)方程
    3.2 Modified J-C方程
    3.3 本章小結(jié)
第四章 TC4金字塔點陣成形工藝模擬優(yōu)化
    4.1 有限元模型介紹
    4.2 成形銷優(yōu)化
        4.2.1 初選成形銷
        4.2.2 圓柱沖頭參數(shù)優(yōu)化
        4.2.3 方形沖頭參數(shù)優(yōu)化
        4.2.4 錐臺銷參數(shù)優(yōu)化
    4.3 基于曲面相應(yīng)法的板料優(yōu)化
        4.3.1 預(yù)制板因素的水平確定
        4.3.2 基于響應(yīng)曲面法的預(yù)制板參數(shù)優(yōu)化
    4.4 本章小結(jié)
第五章 TC4金字塔結(jié)構(gòu)力學(xué)性能有限元模擬
    5.1 金字塔結(jié)構(gòu)相對密度計算
    5.2 等效平壓模量和等效平壓強度的理論推導(dǎo)
        5.2.1 等效平壓模量
        5.2.2 等效平壓強度
    5.3 等效剪切模量及強度的理論推導(dǎo)
        5.3.1 等效剪切剛度模量
        5.3.2 等效剪切強度
    5.4 金字塔結(jié)構(gòu)平壓性能有限元模擬
        5.4.1 平壓模型介紹
        5.4.2 結(jié)構(gòu)參數(shù)對力學(xué)性能影響規(guī)律
    5.5 金字塔結(jié)構(gòu)剪切性能有限元模擬
    5.6 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論和展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻
致謝
學(xué)位論文評閱及答辯情況表



本文編號：4004824