基于平均應(yīng)力三軸度的304不銹鋼斷裂準(zhǔn)則建立及應(yīng)用.pdf

1、金屬材料在其加工過程中的塑性變形達(dá)到一定程度時(shí)，會(huì)出現(xiàn)韌性斷裂和承載能力的損失。韌性斷裂是影響金屬材料可加工性和工程構(gòu)件安全的重要因素。在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和優(yōu)化過程中，對(duì)材料韌性斷裂的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)起著至關(guān)重要的作用。工藝過程中，選用一種適用可靠的斷裂準(zhǔn)則顯得很有必要。從目前的研究來看，眾多韌性斷裂準(zhǔn)則和極限斷裂準(zhǔn)則被提出用于預(yù)測(cè)材料變形過程中裂紋的啟裂位置和時(shí)刻。不銹鋼作為一種綠色環(huán)保且綜合性能優(yōu)異的材料，已廣泛地應(yīng)用于各領(lǐng)域。近年來，對(duì)不銹鋼的

2、力學(xué)性能、耐腐蝕等問題進(jìn)行了大量的研究，但對(duì)于不銹鋼成形過程中斷裂準(zhǔn)則的研究卻鮮有提及。本文以304不銹鋼為對(duì)象，研究了其成形過程中的斷裂準(zhǔn)則，并將該準(zhǔn)則應(yīng)用于精沖領(lǐng)域，用以評(píng)價(jià)304不銹鋼的精沖性能。
　　文中設(shè)計(jì)了7組不同高徑比的304不銹鋼圓柱試樣，對(duì)其進(jìn)行平板鐓粗破裂實(shí)驗(yàn)。對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，建立了304不銹鋼在其變形過程中的斷裂準(zhǔn)則，即“平均應(yīng)力三軸度-等效應(yīng)變”斷裂準(zhǔn)則。結(jié)果表明，平均應(yīng)力三軸度存在一個(gè)極限

3、值-1/3。
　　在ABAQUS/Explicit平臺(tái)上建立304不銹鋼圓柱平板鐓粗有限元模型，基于實(shí)驗(yàn)建立的斷裂準(zhǔn)則應(yīng)用于有限元模擬中。將有限元模型中失效斷裂點(diǎn)的應(yīng)力、應(yīng)變變量提取出來并計(jì)算，通過曲線擬合的方法建立校準(zhǔn)后的斷裂準(zhǔn)則。結(jié)果表明，第4次校準(zhǔn)的模擬結(jié)果能夠較好地符合平板鐓粗實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
　　通過對(duì)3組不同尺寸系列的圓環(huán)試樣進(jìn)行壓縮實(shí)驗(yàn)，將測(cè)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用于圓環(huán)壓縮有限元模擬中。有限元模擬結(jié)果和圓環(huán)壓縮實(shí)驗(yàn)中試樣的

4、破裂情況進(jìn)行對(duì)比，來驗(yàn)證校準(zhǔn)建立的斷裂準(zhǔn)則的適用性和可靠性。結(jié)果表明，基于第4次校準(zhǔn)建立的斷裂準(zhǔn)則能夠較好的預(yù)測(cè)圓環(huán)壓縮實(shí)驗(yàn)中試樣的破裂情況。
　　為了研究304不銹鋼的精沖性能，設(shè)計(jì)開發(fā)了一種材料精沖性能實(shí)驗(yàn)裝置，同時(shí)給出了一種材料精沖性能評(píng)價(jià)方法。將建立的304不銹鋼斷裂準(zhǔn)則引入到精沖有限元模擬中，來預(yù)測(cè)精沖過程中裂紋的出現(xiàn)。通過對(duì)精沖模擬結(jié)果中試樣光潔帶l和毛刺高度t的測(cè)量，依據(jù)給出的標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)了304不銹鋼的精沖性能。評(píng)價(jià)結(jié)