面向低應(yīng)力三軸度的金屬板料壓剪試驗(yàn)及其斷裂表征研究.pdf

1、在板料成形領(lǐng)域，精沖成形工藝已成為一種重要的成形手段。精沖成形過(guò)程中，材料處于三向壓應(yīng)力狀態(tài)，塑性變形能力得到了極大改善。但是，精沖成形過(guò)程中也常常伴隨著復(fù)雜的損傷斷裂等問(wèn)題，其適用的韌性斷裂準(zhǔn)則需借助剪切試驗(yàn)進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證和參數(shù)標(biāo)定。因此，有必要對(duì)金屬板料在低應(yīng)力三軸度狀態(tài)下的韌性斷裂行為進(jìn)行研究。
　　本文通過(guò)構(gòu)建一種新型的壓剪試驗(yàn)裝置作為切入點(diǎn)，運(yùn)用數(shù)值模擬和物理實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法對(duì)處于低/負(fù)應(yīng)力三軸度的壓剪試驗(yàn)進(jìn)行研究。結(jié)合數(shù)

2、值模擬結(jié)果和壓剪試驗(yàn)結(jié)果分析了不同材料的壓剪試驗(yàn)試樣在不同應(yīng)力狀態(tài)下的塑性變形行為和斷裂失效特征。通過(guò)宏微觀斷口的定性和定量分析，研究了壓剪試驗(yàn)的斷裂機(jī)制和試樣斷口表征響應(yīng)。主要研究成果如下：
　　1)圍繞現(xiàn)有板料剪切試驗(yàn)方法的特點(diǎn)和不足，構(gòu)建了一種新的板料壓剪試驗(yàn)。通過(guò)預(yù)加載，實(shí)現(xiàn)了特定應(yīng)變路徑下的剪切成形，通過(guò)調(diào)整試樣幾何結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了低/負(fù)應(yīng)力三軸度范圍的剪切成形。
　　2)壓剪試樣較拉剪試樣的塑性變形能力有所改善，相同條

3、件下壓剪試樣較晚發(fā)生斷裂失效。材料的抗拉強(qiáng)度越高，壓剪試驗(yàn)所需的成形載荷越大，最終斷裂位移量越小。壓剪試樣的裂紋起源于靠近變形區(qū)切槽邊緣的內(nèi)側(cè)位置，裂紋擴(kuò)展角和主加載方向的夾角值隨著β角增大而呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢(shì)。
　　3)試樣宏觀斷口大致可分為光滑平整、剪切平面密集的I區(qū)和韌窩密集存在的II區(qū)。β角增大，I區(qū)所占比例增加。斷面兩側(cè)I區(qū)是明顯的剪切斷裂特征，剪切平面臺(tái)階狀分布，孔洞極少且?guī)缀鯖](méi)有擴(kuò)展。斷面中心II區(qū)為典型的拋物線型韌