本文關(guān)鍵詞：高速列車用6N01鋁合金彎曲行為研究

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【摘要】：鋁合金具有密度小、強(qiáng)度適中和耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn),是制造高速列車和地鐵列車等的良好材料。彎曲成形是大型薄壁鋁合金型材最常用的加工工藝之一,但由于我國(guó)鋁合金車體的生產(chǎn)應(yīng)用起步較晚,相關(guān)數(shù)據(jù)缺乏,同時(shí)由于鋁合金型材力學(xué)性能不具有通用性,研究車體常用的6N01鋁合金大型型材力學(xué)性能和彎曲行為具有重要的意義。本文首先對(duì)6N01鋁合金型材各部位的取樣進(jìn)行了拉伸、金相觀察、XRD和SEM等實(shí)驗(yàn),然后對(duì)其板材與型材進(jìn)行了三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)和有限元模擬驗(yàn)證。研究結(jié)果表明：6N01鋁合金型材截面不同位置及沿壁厚方向力學(xué)性能是不均勻的,根源是組織差異,是由于擠壓狀態(tài)、冷卻方式和熱處理工藝條件的差異所導(dǎo)致；6N01鋁合金T4熱處理狀態(tài)最低屈服強(qiáng)度為150MPa、抗拉強(qiáng)度為186MPa、斷裂伸長(zhǎng)率為23%,其性能不均勻性主要體現(xiàn)在塑性變形抗力和塑性變形能力上,對(duì)極限承載能力的影響相對(duì)較��；T4狀態(tài)拉伸斷口存在較多韌窩,是一種典型的微孔聚集型斷裂；T5狀態(tài)6N01鋁合金析出了大量顆粒狀Mg2Si和白色桿狀A(yù)15FeSi,其最低屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度提高至220MPa和282 MPa、塑性下降到8.5%,此時(shí)力學(xué)性能不均勻性仍然存在,拉伸斷口具有冰糖狀形貌,以脆性沿晶斷裂為主要特征,局部存在韌窩；板材三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)T4狀態(tài)鋁合金板材的彎曲性能良好,厚度小于10mm時(shí)相對(duì)最小彎曲半徑可以達(dá)到1；T5狀態(tài)鋁合金板材彎曲性能下降,相對(duì)最小彎曲半徑為2.8-2.9；可以利用ANSYS/LSDYNA有限元軟件模擬預(yù)測(cè)板材三點(diǎn)彎曲過(guò)程,所得的最小彎曲半徑及彎曲角度和實(shí)驗(yàn)一致；T4狀態(tài)雙腔式6N01鋁合金大型型材的彎曲性能良好,以截面畸變?yōu)橹饕问?最小彎曲半徑隨拉伸面壁厚減小而增大；T5狀態(tài)鋁合金彎曲性能下降,以破裂為主要失效形式,最小彎曲半徑隨拉伸面壁厚增大而增大；有限元模擬可以研究鋁合金型材三點(diǎn)彎曲成型的各種影響因素,并找到這些影響因素的最優(yōu)解,為生產(chǎn)實(shí)際提供工藝指導(dǎo)。
【關(guān)鍵詞】：鋁合金 型材 彎曲 輕量化 有限元模擬
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U270.41;TG146.21
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-27
• 1.1 鋁和鋁合金12-15
• 1.2 列車使用鋁合金材料的優(yōu)點(diǎn)15-16
• 1.3 鋁合金的主要強(qiáng)化方法16-19
• 1.3.1 固溶強(qiáng)化17
• 1.3.2 沉淀強(qiáng)化(時(shí)效強(qiáng)化)17-19
• 1.3.3 細(xì)化組織強(qiáng)化19
• 1.4 鋁合金的熱處理19-22
• 1.5 鋁合金型材彎曲工藝及有限元模擬22-25
• 1.5.1 彎曲工藝介紹22-23
• 1.5.2 有限元法發(fā)展歷史23-24
• 1.5.3 ANSYS/LS-DYNA軟件平臺(tái)概述24-25
• 1.6 本課題的研究意義及其內(nèi)容25-27
• 1.6.1 本課題的研究意義25-26
• 1.6.2 本課題的研究?jī)?nèi)容26-27
• 2 實(shí)驗(yàn)材料與方法27-31
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料27
• 2.2 實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法27-31
• 2.2.1 拉伸試驗(yàn)27-28
• 2.2.2 光學(xué)顯微鏡組織觀察28-29
• 2.2.3 XRD實(shí)驗(yàn)29
• 2.2.4 掃描電鏡及能譜分析29
• 2.2.5 斷口分析29-30
• 2.2.6 三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)30-31
• 3 6N01鋁合金型材力學(xué)性能均勻性的研究31-55
• 3.1 T4狀態(tài)6N01鋁合金型材的力學(xué)性能均勻性研究31-41
• 3.1.1 T4狀態(tài)6N01鋁合金型材的截面性能均勻性研究31-35
• 3.1.2 T4狀態(tài)6N01鋁合金型材的力學(xué)性能與擠壓方向關(guān)系35-38
• 3.1.3 T4狀態(tài)6N01鋁合金型材沿壁厚度方向的力學(xué)性能均勻性38-40
• 3.1.4 T4狀態(tài)6N01鋁合金型材拉伸斷口分析40-41
• 3.2 T5狀態(tài)6N01鋁合金型材的截面性能均勻性研究41-50
• 3.2.1 T5狀態(tài)6N01鋁合金型材的截面性能均勻性研究41-45
• 3.2.2 T5狀態(tài)6N01鋁合金型材的力學(xué)性能與擠壓方向關(guān)系45-47
• 3.2.3 T5狀態(tài)6N01合金型材沿壁厚度方向的力學(xué)性能均勻性47-48
• 3.2.4 T5狀態(tài)6N01合金型材拉伸斷口分析48-50
• 3.3 T4和T5熱處理狀態(tài)的6N01鋁合金型材顯微組織觀察與分析50-53
• 3.4 本章小結(jié)53-55
• 4 6N01鋁合金板材彎曲性能研究55-65
• 4.1 T4熱處理狀態(tài)鋁合金板材三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)55-56
• 4.2 T5熱處理狀態(tài)鋁合金板材三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)56-58
• 4.3 板材三點(diǎn)彎曲有限元模擬58-64
• 4.3.1 單元類型的選擇58-59
• 4.3.2 材料模型選擇59-61
• 4.3.3 建立幾何模型劃分網(wǎng)格61
• 4.3.4 定義載荷和接觸61-62
• 4.3.5 求解與分析62-64
• 4.4 本章小結(jié)64-65
• 5 6N01鋁合金型材彎曲性能研究65-76
• 5.1 T4熱處理狀態(tài)鋁合金三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)66-69
• 5.2 T5熱處理狀態(tài)鋁合金三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)69-71
• 5.3 型材彎曲過(guò)程有限元模擬71-73
• 5.4 型材彎曲過(guò)程影響因素研究73-75
• 5.5 本章小結(jié)75-76
• 6 結(jié)論76-77
• 致謝77-78
• 參考文獻(xiàn)78-82
• 附錄A82-83
• 附錄B83-85

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前7條

1 張偉;肖新科;魏剛;;7A04鋁合金的本構(gòu)關(guān)系和失效模型[J];爆炸與沖擊;2011年01期

2 張衛(wèi)華;王伯銘;;中國(guó)高速列車的創(chuàng)新發(fā)展[J];機(jī)車電傳動(dòng);2010年01期

3 賈俐俐;高錦張;;汽車門框空腹鋁型材彎曲工藝[J];金屬成形工藝;2000年06期

4 劉天湖;孫友松;;新材料新工藝在新型汽車開發(fā)中的應(yīng)用[J];金屬成形工藝;2001年01期

5 胡麗華;傅e，

本文編號(hào)：580842