本文關(guān)鍵詞：閉擠式精沖變形區(qū)材料力學行為研究

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【摘要】：閉擠式精沖是利用變形區(qū)強大的三向壓應力狀態(tài)能夠提升材料塑性的原理,針對厚板和低塑性材料的精沖而發(fā)展起來的新工藝。本文主要針對閉擠式精沖的基礎力學問題開展研究。這些問題是,三向壓應力大小與變形區(qū)塑性增加值的關(guān)系問題,閉擠式精沖成形力的計算問題;以及為了得到與實際相近的模擬效果,有限元模擬時應選取的流動應力模型及斷裂準則問題。以上研究將為閉擠式精沖新工藝的發(fā)展奠定基礎,具有顯著的工程應用價值。首先,為獲知三向壓應力對塑性的提升幅度大小,通過硬鋁的封閉式鐓粗和普通鐓粗分別做有限元分析,從表面損傷分布和理論計算兩方面對塑性的提升初步提出定量判斷。將類似的方法應用到閉擠式精沖中,對封閉的材料進行力學分析,建立了閉擠式精沖的滑移線場,求得在封閉型腔中材料所受到的沖裁力和流動阻力,從而得知在良好塑性條件下所需的沖裁力大小,以此預測成形質(zhì)量。其次,選取6種常見韌性斷裂準則,通過拉伸、扭轉(zhuǎn)試驗,確定材料斷裂臨界值,同時擬合出符合精沖過程的流動應力模型,由Absoft Fortran植入DEFORM-2D軟件中,選取填充率分別為100%、90%的材料,對應不同的斷裂準則對成形過程進行仿真。從斷裂過程的損傷變化、斷裂因素等對斷裂準則進行進一步評判,找出最符合閉擠式精沖成形的斷裂準則,并在此基礎上,對精沖成形熱傳導進行了研究;最后,基于有限元模型進行了物理實驗驗證。研究表明,由于三向壓應力環(huán)境提供的高流動阻力限制了材料破壞,使硬鋁成形零件的表面損傷相對于單向壓鐓粗而言減少約2/3;為達到理想的塑性效果,在100%填充率時,20#鋼閉擠式精沖所需沖裁力為440-500KN最佳;Ludwik流動應力模型以及Normalized CL斷裂準則最符合閉擠式精沖成形;閉擠式精沖過程中溫升有限,對成形影響不大;物理實驗情況與模擬相近,因而數(shù)值模擬的精確性可有效提升,對今后有限元軟件的二次開發(fā)做鋪墊,同時也對模具的設計與優(yōu)化提供參考。
【關(guān)鍵詞】：閉擠式精沖 力學行為分析 塑性 斷裂準則
【學位授予單位】：重慶理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG306
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 課題的研究背景9-14
• 1.1.1 精沖技術(shù)簡介9-10
• 1.1.2 厚板精沖及精沖力學研究現(xiàn)狀10-12
• 1.1.3 閉擠式精沖的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.1.4 閉擠式精沖尚存在的問題14
• 1.2 研究意義、目標、內(nèi)容及研究方法14-15
• 1.2.1 研究意義14
• 1.2.2 研究目標14
• 1.2.3 研究內(nèi)容及方法14-15
• 1.3 小結(jié)15-17
• 2 閉擠式精沖成形原理及力學特征17-25
• 2.1 閉擠式精沖的成形原理及工藝特征17-19
• 2.2 閉擠式精沖成形力學特征19-24
• 2.2.1 應變分析19-20
• 2.2.2 外力分析20-21
• 2.2.3 零件塑性分析21-22
• 2.2.4 斷裂分析22-24
• 2.3 小結(jié)24-25
• 3 應力狀態(tài)與塑性關(guān)系及閉擠式精沖的流動阻力25-47
• 3.1 塑性與三向壓應力關(guān)系的初步研究25-35
• 3.1.1 有限元模型的建立25-26
• 3.1.2 圓柱體表面損傷分析26-30
• 3.1.3 流動阻力計算30-35
• 3.2 閉擠式精沖型腔內(nèi)材料的應力分析35-45
• 3.2.1 變形區(qū)的滑移線場36-41
• 3.2.2 變形區(qū)的流動阻力41-45
• 3.3 小結(jié)45-47
• 4 閉擠式精沖擠剪變形區(qū)材料的斷裂準則研究47-73
• 4.1 精沖斷裂與數(shù)值模擬概述47-52
• 4.1.1 裂紋生成與擴展研究48-50
• 4.1.2 斷裂準則研究50-52
• 4.2 基于 20#鋼的韌性斷裂試驗52-57
• 4.2.1 臨界特征尺寸測量53-56
• 4.2.2 有限元模型的建立56-57
• 4.3 常見韌性斷裂準則的計算和評估57-60
• 4.4 閉擠式精沖有限元模型的建立60-65
• 4.4.1 材料的流動應力外推模型60-62
• 4.4.2 閉擠式精沖的有限元模型62-64
• 4.4.3 斷裂準則的選取64-65
• 4.5 不同填充率材料的閉擠式精沖斷裂仿真65-70
• 4.5.1 100%填充率材料仿真及斷裂準則評估65-69
• 4.5.2 90%填充率材料仿真及斷裂準則評估69-70
• 4.6 考慮熱傳導的閉擠式精沖斷裂模擬70-72
• 4.7 小結(jié)72-73
• 5 閉擠式精沖的物理實驗研究73-81
• 5.1 實驗設計73-75
• 5.1.1 實驗材料73
• 5.1.2 實驗模具73-75
• 5.2 實驗結(jié)果75-79
• 5.2.1 斷裂帶比對75-78
• 5.2.2 沖裁力78-79
• 5.3 小結(jié)79-81
• 6 結(jié)論與展望81-83
• 6.1 結(jié)論81-82
• 6.2 展望82-83
• 致謝83-85
• 參考文獻85-89
• 個人簡歷、在學期間發(fā)表的學術(shù)論文及取得的研究成果89

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本文編號：698528