【摘要】：金屬板料沖壓成形是一種廣泛應(yīng)用的鈑金零件成形方式,板材料在沖壓過程中變形條件復(fù)雜,成形質(zhì)量受多種因素的影響。工程中普遍采用數(shù)值仿真技術(shù)模擬板料變形過程,預(yù)測(cè)起皺、斷裂、回彈等缺陷。建立合適的材料模型和選擇適用的屈服準(zhǔn)則、破壞準(zhǔn)則,是獲得精確模擬結(jié)果的重要前提。核燃料格架條帶是一種典型的能源行業(yè)鈑金零件,針對(duì)格架條帶沖壓成形開展的仿真研究目前還比較少見。鎳合金718因其良好的高溫性能廣泛應(yīng)用于格架制造,目前對(duì)鎳合金718材料多集中于成分改進(jìn)和高溫性能的研究,缺乏對(duì)其冷成形性能和仿真材料特性的系統(tǒng)研究。本文對(duì)鎳合金718軋制薄板的冷沖壓性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,包括拉伸力學(xué)性能、應(yīng)變速率敏感性、板平面內(nèi)的各向異性以及沖壓成形流動(dòng)應(yīng)力的外推模型。針對(duì)核燃料格架條帶沖壓成形,建立三維沖裁有限元模型和考慮歷史損傷殘余的后續(xù)彎曲仿真模型,得到的主要成果如下:(1)測(cè)得了鎳合金718軋制板料在室溫下的材料參數(shù),研究了材料在板平面內(nèi)的各向異性,用實(shí)驗(yàn)的方法計(jì)算得到了塑性應(yīng)變比r_0,r_(45),r_(90)。研究了材料在常溫下的應(yīng)變速率敏感性,發(fā)現(xiàn)抗拉強(qiáng)度、屈強(qiáng)比、硬化指數(shù)隨應(yīng)變速率呈現(xiàn)出明顯的規(guī)律性變化。(2)采用拉伸實(shí)驗(yàn)斷裂等效應(yīng)變計(jì)算得到了韌性斷裂閾值,編寫VUMAT用戶子程序?qū)嗔褱?zhǔn)則引入ABAQUS/Explicit模塊求解。對(duì)比模擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn):Oyane準(zhǔn)則能夠很好地預(yù)測(cè)鎳合金718板料沖切斷面的質(zhì)量;Freudenthal準(zhǔn)則和Brozzo準(zhǔn)則能較好地預(yù)測(cè)斷面的光亮帶和斷裂帶寬度,但對(duì)毛刺形狀和高度的預(yù)測(cè)不準(zhǔn)確;RiceTracey準(zhǔn)則對(duì)斷面質(zhì)量的預(yù)測(cè)效果較差。(3)對(duì)比格架條帶三維沖裁成形仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)模擬對(duì)毛刺和塌角高度的預(yù)測(cè)較好,在光亮帶寬度的預(yù)測(cè)上與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相差較大。考慮沖裁輪廓的幾何不對(duì)稱性和材料的各向異性,分析了實(shí)驗(yàn)中沿沖裁輪廓光亮帶寬度分布不均勻的原因。(4)根據(jù)零件的形狀特點(diǎn),考慮沖裁后損傷值殘余,提出了后續(xù)彎曲成形初始損傷的映射方法。應(yīng)用于仿真發(fā)現(xiàn):考慮沖裁損傷值映射的彎曲仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致,能夠更好地預(yù)測(cè)破裂缺陷。(5)針對(duì)鎳合金718軋制板料開展的一系列實(shí)驗(yàn),系統(tǒng)地研究了材料的性能參數(shù),應(yīng)變速率敏感性,板平面內(nèi)各向異性,建立了材料的流動(dòng)應(yīng)力外推模型,對(duì)開展鎳合金718板料成形仿真的材料模型研究具有重要的參考意義�？紤]變形歷史殘余損傷值的映射技術(shù),與無映射模型相比能更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)彎曲破裂缺陷,對(duì)工程中連續(xù)成形零件的CAE分析具有指導(dǎo)意義。
【圖文】：

第一章 緒論形是通過安裝在壓力機(jī)上的模具，對(duì)板材、條帶、管材現(xiàn)材料的分離或塑性變形，最終得到具有特定形狀結(jié)構(gòu)工方法。沖壓件與鑄造件、鍛壓件相比較，擁有輕質(zhì)、高獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，材料利用率高且適合大量生產(chǎn)。自 20 世紀(jì)開始發(fā)展以來，在汽車、家電、機(jī)械、航天、儀表、武的應(yīng)用，是目前生產(chǎn)大批量、高質(zhì)量、多功能黑色金屬俱佳的重要方法之一。隨著工業(yè)的發(fā)展，使用板料成形板料成形的零件質(zhì)量和生產(chǎn)效率要求越來越高，圖 1-1 壓加工零件[1]。作為一種傳統(tǒng)加工技術(shù)，，使用模具的沖壓板料成形方式[2]。

為工程生產(chǎn)和模具設(shè)計(jì)提供依據(jù)，從而減少模具設(shè)計(jì)的成速度[3]。這種方法與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究試錯(cuò)法相比具有成本低、的顯著優(yōu)勢(shì)。數(shù)值仿真已經(jīng)成為金屬成形領(lǐng)域必不可少的研究成形過程中金屬板料經(jīng)歷一個(gè)非常復(fù)雜的力學(xué)過程，涉及到幾何性、接觸非線性等強(qiáng)非線性問題。成形結(jié)果受到很多參數(shù)的綜數(shù)值仿真技術(shù)具有極大的挑戰(zhàn)，目前板料成形的仿真模擬仍然點(diǎn)[4]，板料成形有限元模型的建立要綜合考慮實(shí)際過程中各種效率受模型影響大，要得到與實(shí)驗(yàn)相近的精確預(yù)測(cè)有一定難度合金是一種在高溫下仍具有較高強(qiáng)度和較好的抗氧化和抗腐蝕合金零件大量應(yīng)用于航空航天、能源、運(yùn)輸、動(dòng)力和化工等工示是一種安裝在航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)上的高溫合金葉片[6]。目前對(duì)鎳中在高溫性能方面，如高溫下的力學(xué)性能、疲勞、蠕變、氧化化方面，在鎳基合金冷沖壓成形方面的研究尚不多見，要對(duì)鎳過程進(jìn)行數(shù)值仿真，得到高精度的模擬結(jié)果，需要進(jìn)一步研究的力學(xué)性能和成形性能。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TL352;TG386

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2654347