本文關(guān)鍵詞：硼鋼高溫本構(gòu)方程及基于Lemaitre理論的損傷演化模型

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【摘要】：節(jié)約能源和保護環(huán)境問題越來越得到人們的重視,隨著人們意識的提高,對汽車的安全性、可靠性、環(huán)保性、舒適性等要求逐步提高,各大汽車制造公司為了提高產(chǎn)品的質(zhì)量,不斷創(chuàng)新和改進新的制造方法與制造工藝,從汽車的結(jié)構(gòu)設(shè)計和開發(fā)新材料兩個方面試圖減輕汽車的重量。在汽車制造方面,對超高強鋼的使用可以同時滿足汽車輕量化方面的要求和對汽車安全性能的要求。所以,熱成形硼鋼也得到了研究者的廣泛關(guān)注。與傳統(tǒng)的實驗方法不同,使用數(shù)值模擬不僅實施方便、節(jié)省資金的投入,其結(jié)果具有一定的指導(dǎo)意義。通過對本構(gòu)模型的分析可以對此種材料本構(gòu)模型的選擇以及研究思路提供幫助。本文以B1500HS硼鋼板為研究對象,對其單向熱拉伸性能進行研究,對其在整個高溫?zé)崂熘械睦爝^程、斷裂過程分別進行了研究,并對其在不同溫度不同應(yīng)變速率下的拉伸以及斷裂的本構(gòu)模型進行了分析。通過單向熱拉伸實驗,計算得到各相應(yīng)測試條件下的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線,分析了變形溫度和應(yīng)變速率對流變應(yīng)力的影響,研究了硼鋼B1500HS奧氏體狀態(tài)下Arrhenius本構(gòu)模型,計算結(jié)果表明：變形溫度和應(yīng)變速率對流變應(yīng)力影響顯著,該模型的計算結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)的吻合度較好。對已有的本構(gòu)模型進行比較研究,采用Hensel-Spittel模型、Nemat-Nasser模型、ong-Wahlen模型和Norton-Hoff模型分別描述硼鋼B1500HS流動應(yīng)力,并通過相關(guān)系數(shù)、平均相對誤差、均方差等數(shù)理統(tǒng)計方法對各模型預(yù)測的準(zhǔn)確性進行評估。根據(jù)硼鋼流動應(yīng)力曲線的特點對Norton-Ho fF模型進行了修正,分析結(jié)果表明：修正后的Norton-Hoff模型對硼鋼B1500HS的流動應(yīng)力的預(yù)測更精確。推導(dǎo)了Lemaitre韌性損傷準(zhǔn)則的演化過程。借助FORGE軟件對硼鋼在不同溫度、不同應(yīng)變速率下的拉伸斷裂行為進行數(shù)值模擬,通過Lemaitre韌性損傷準(zhǔn)則描述硼鋼的斷裂行為,利用modeFRONTIER軟件對Lemaitre韌性損傷模型的參數(shù)進行優(yōu)化,并與實驗數(shù)據(jù)相比較,發(fā)現(xiàn)數(shù)值模型采用優(yōu)化后的Lemaitre韌性損傷模型可以對硼鋼高溫拉伸斷裂過程獲得較好的仿真效果。
【關(guān)鍵詞】：硼鋼 高溫變形 本構(gòu)模型 拉伸實驗 斷裂
【學(xué)位授予單位】：山東建筑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U465.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 引言9-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 汽車用超高強度鋼板的相關(guān)研究進展11-12
• 1.2.2 硼鋼在高溫狀態(tài)下本構(gòu)模型的相關(guān)研究進展12-13
• 1.2.3 硼鋼韌性斷裂準(zhǔn)則的相關(guān)研究進展13-14
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容14-15
• 第2章 本構(gòu)模型理論15-18
• 2.1 典型熱變形應(yīng)力應(yīng)變曲線15-16
• 2.2 流變應(yīng)力數(shù)學(xué)模型的建立16
• 2.3 金屬在熱塑性變形中的軟化及硬化作用機理16-18
• 第3章 硼鋼B1500HS奧氏體狀態(tài)下Arrhenius本構(gòu)模型18-27
• 3.1 引言18
• 3.2 實驗設(shè)備及方法18-19
• 3.3 實驗結(jié)果及分析19-21
• 3.4 本構(gòu)模型的建立21-26
• 3.4.1 系數(shù)β和n_1求解方法21-22
• 3.4.2 系數(shù)n、A和Q求解方法22-23
• 3.4.3 各系數(shù)的回歸方程23-25
• 3.4.4 計算值與實驗值的對比25-26
• 3.5 本章小結(jié)26-27
• 第4章 幾種唯象/物理本構(gòu)模型的比較研究27-38
• 4.1 引言27
• 4.2 數(shù)學(xué)模型27-29
• 4.3 三種模型的回歸分析及比較29-33
• 4.4 修正的Norton-Hoff模型33-37
• 4.4.1 與Brosius提出的Norton-Hoff模型的對比34-36
• 4.4.2 與Hensel-Spittel模型的比較36-37
• 4.5 本章小結(jié)37-38
• 第5章 硼鋼高溫Lemaitre損傷模型研究38-52
• 5.1 引言38
• 5.2 基于損傷力學(xué)的Lemaitre損傷模型38-43
• 5.2.1 基本概念38-40
• 5.2.2 損傷演化的動力學(xué)定律40-42
• 5.2.3 在壓縮過程中考慮裂紋閉合效應(yīng)的Lemaitre破壞準(zhǔn)則42-43
• 5.3 拉伸實驗的數(shù)值模擬43-49
• 5.3.1 對實驗過程的模擬及參數(shù)的設(shè)置43-44
• 5.3.2 本構(gòu)模型的選用44-46
• 5.3.3 參數(shù)的優(yōu)化46-49
• 5.4 實驗結(jié)果49-51
• 5.5 本章小結(jié)51-52
• 第6章 總結(jié)與展望52-54
• 6.1 總結(jié)52-53
• 6.2 展望53-54
• 參考文獻(xiàn)54-58
• 致謝58-59
• 攻讀碩士學(xué)位期間論文發(fā)表及科研情況59

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：731556