鎂合金沖壓成形理論與熱力耦合模擬研究.pdf

1、鎂合金是目前最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，因而在電子、車輛、航空航天等領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)和節(jié)能減排方面也越來越受到重視。同鑄造鎂合金相比，變形鎂合金具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，因而更具應(yīng)用潛力，而沖壓是鎂合金塑性成形的一種重要手段。然而，由于鎂合金具有密排六方晶體結(jié)構(gòu)(Hexagonal Close-Packed, HCP)，其室溫塑性較差，塑性加工困難，但其高溫成形性得到顯著改善。為此，本文在國家自然科學(xué)基金資助下，對(duì)鎂合金溫?zé)釠_壓成形的各向異性

2、屈服本構(gòu)和損傷失效模型、成形極限理論等方面進(jìn)行了系統(tǒng)研究，并將數(shù)值模擬預(yù)測與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。
　　基于合適本構(gòu)模型的鎂合金成形模擬對(duì)于準(zhǔn)確預(yù)測其成形質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。本文將考慮參數(shù)演化的CPB06各向異性拉壓不對(duì)稱屈服模型與GTN損傷模型耦合，得到了考慮參數(shù)演化的各向異性屈服CPB06-GTN損傷模型，采用VUMAT用戶子程序?qū)⒃摫緲?gòu)模型嵌入到了ABAQUS有限元軟件中，并采用單個(gè)單元驗(yàn)證了程序的正確性。結(jié)果表明，該模型

3、不僅能夠準(zhǔn)確描述鎂合金的各向異性屈服和不同方向的不規(guī)則硬化規(guī)律，同時(shí)也能準(zhǔn)確預(yù)測鎂合金的損傷和失效。
　　成形極限圖是評(píng)估材料成形能力好壞的有效依據(jù)，但實(shí)驗(yàn)得到成形極限圖費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且成本較高。本文基于 M-K準(zhǔn)則，結(jié)合鎂合金的各向異性屈服準(zhǔn)則，推導(dǎo)得到了各向異性鎂合金板成形極限圖的理論預(yù)測算法，并采用C++語言編譯得到了各向異性成形極限圖的理論預(yù)測程序，研究了不同屈服準(zhǔn)則對(duì)理論預(yù)測成形極限圖的影響。結(jié)果表明，在主應(yīng)力平面下屈服面第

4、一象限的形狀決定了成形極限圖預(yù)測的結(jié)果。此外，結(jié)合各向異性屈服準(zhǔn)則，還對(duì)鎂合金不同溫度下的成形極限圖進(jìn)行了理論預(yù)測。
　　采用得到的考慮參數(shù)演化的各向異性屈服CPB06-GTN損傷模型子程序，對(duì)不同溫度熱拉深成形進(jìn)行了模擬，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明，采用各向異性損傷模型的計(jì)算結(jié)果能夠準(zhǔn)確預(yù)測鎂合金的各向異性變形及損傷破壞，模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)吻合較好，鎂合金的失效應(yīng)變也與實(shí)驗(yàn)的成形極限圖相符，并基于等溫成形的模擬結(jié)果，對(duì)鎂合金的