【摘要】：金屬板料沖壓成形是一種廣泛應用的鈑金零件成形方式,板材料在沖壓過程中變形條件復雜,成形質(zhì)量受多種因素的影響。工程中普遍采用數(shù)值仿真技術模擬板料變形過程,預測起皺、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則、破壞準則,是獲得精確模擬結果的重要前提。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用于格架制造,目前對鎳合金718材料多集中于成分改進和高溫性能的研究,缺乏對其冷成形性能和仿真材料特性的系統(tǒng)研究。本文對鎳合金718軋制薄板的冷沖壓性能進行了系統(tǒng)的研究,包括拉伸力學性能、應變速率敏感性、板平面內(nèi)的各向異性以及沖壓成形流動應力的外推模型。針對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,用實驗的方法計算得到了塑性應變比r_0,r_(45),r_(90)。研究了材料在常溫下的應變速率敏感性,發(fā)現(xiàn)抗拉強度、屈強比、硬化指數(shù)隨應變速率呈現(xiàn)出明顯的規(guī)律性變化。(2)采用拉伸實驗斷裂等效應變計算得到了韌性斷裂閾值,編寫VUMAT用戶子程序?qū)嗔褱蕜t引入ABAQUS/Explicit模塊求解。對比模擬和實驗結果發(fā)現(xiàn):Oyane準則能夠很好地預測鎳合金718板料沖切斷面的質(zhì)量;Freudenthal準則和Brozzo準則能較好地預測斷面的光亮帶和斷裂帶寬度,但對毛刺形狀和高度的預測不準確;RiceTracey準則對斷面質(zhì)量的預測效果較差。(3)對比格架條帶三維沖裁成形仿真與實驗結果發(fā)現(xiàn)模擬對毛刺和塌角高度的預測較好,在光亮帶寬度的預測上與實驗結果相差較大�？紤]沖裁輪廓的幾何不對稱性和材料的各向異性,分析了實驗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,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。應用于仿真發(fā)現(xiàn):考慮沖裁損傷值映射的彎曲仿真與實驗結果相一致,能夠更好地預測破裂缺陷。(5)針對鎳合金718軋制板料開展的一系列實驗,系統(tǒng)地研究了材料的性能參數(shù),應變速率敏感性,板平面內(nèi)各向異性,建立了材料的流動應力外推模型,對開展鎳合金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,與無映射模型相比能更準確地預測彎曲破裂缺陷,對工程中連續(xù)成形零件的CAE分析具有指導意義。
【圖文】：

第一章 緒論形是通過安裝在壓力機上的模具，對板材、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構工方法。沖壓件與鑄造件、鍛壓件相比較，擁有輕質(zhì)、高獨特的優(yōu)點，材料利用率高且適合大量生產(chǎn)。自 20 世紀開始發(fā)展以來，在汽車、家電、機械、航天、儀表、武的應用，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，，使用模具的沖壓板料成形方式[2]。

為工程生產(chǎn)和模具設計提供依據(jù)，從而減少模具設計的成速度[3]。這種方法與傳統(tǒng)的實驗研究試錯法相比具有成本低、的顯著優(yōu)勢。數(shù)值仿真已經(jīng)成為金屬成形領域必不可少的研究成形過程中金屬板料經(jīng)歷一個非常復雜的力學過程，涉及到幾何性、接觸非線性等強非線性問題。成形結果受到很多參數(shù)的綜數(shù)值仿真技術具有極大的挑戰(zhàn)，目前板料成形的仿真模擬仍然點[4]，板料成形有限元模型的建立要綜合考慮實際過程中各種效率受模型影響大，要得到與實驗相近的精確預測有一定難度合金是一種在高溫下仍具有較高強度和較好的抗氧化和抗腐蝕合金零件大量應用于航空航天、能源、運輸、動力和化工等工示是一種安裝在航空航天發(fā)動機上的高溫合金葉片[6]。目前對鎳中在高溫性能方面，如高溫下的力學性能、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，要對鎳過程進行數(shù)值仿真，得到高精度的模擬結果，需要進一步研究的力學性能和成形性能。
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TL352;TG386

【參考文獻】

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1 趙國偉;數(shù)值仿真技術在板料成形中的應用研究[D];華中科技大學;2006年

本文編號：2654347