2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、鍍層金屬薄板是指在金屬薄板基底上鍍覆上一層具有耐腐蝕、耐磨損、高強(qiáng)度等特殊功能金屬層的一種復(fù)合材料。由于這些優(yōu)良的功能,鍍層金屬薄板在建筑行業(yè)、機(jī)械設(shè)備、航空航天、儀器儀表以及車輛制造等行業(yè)發(fā)揮著重要的作用。然而,很多鍍層金屬薄板材料在應(yīng)用之前都要經(jīng)歷沖壓成形,這一過程包含幾何非線性(大位移和大變形等)、材料非線性(彈塑性變形等)以及邊界非線性(接觸和摩擦引起)等多重非線性問題,導(dǎo)致在沖壓成形過程中出現(xiàn)起皺、斷裂和鍍層剝落等失效現(xiàn)象。這

2、些非線性問題造成鍍層金屬薄板沖壓成形過程的變形機(jī)理復(fù)雜化,失效的模式多樣化,使得傳統(tǒng)的依賴單一成形極限圖的方法不能夠?qū)ζ涫袨檫M(jìn)行宏觀、具體的描述,必須另辟蹊徑,探究解決這一問題的有效方法。本文從理論分析、有限元數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)三個方面來研究鍍層金屬薄板在沖壓成形中的失效行為,力圖最終建立鍍層金屬薄板沖壓成形過程中的失效機(jī)制圖,取得的主要創(chuàng)新性研究結(jié)果如下:
  (1)將量綱分析的方法引入到鍍層金屬薄板沖壓成形的失效分析中,應(yīng)用量

3、綱分析的基本原理——Π定理,建立了沖壓成形中失效時的最大沖頭位移與工藝參數(shù)(包括壓邊力,板材料與沖壓模具之間的摩擦系數(shù)等)、模具幾何參數(shù)(包括沖頭與凹模的圓角半徑以及沖頭與凹模之間的間隙)和板材力學(xué)性能參數(shù)之間關(guān)系的理論框架;并研究了鍍層金屬薄板沖壓成形中最大沖壓力與板材力學(xué)性能之間的關(guān)系,通過理論分析的方法驗(yàn)證了量綱分析的正確性,為采用量綱分析法建立鍍層金屬薄板沖壓成形的失效機(jī)制圖奠定理論基礎(chǔ)。
  (2)將鍍層金屬薄板沖壓成形

4、中的失效問題簡化為其在簡單的應(yīng)力狀態(tài)下的塑性失穩(wěn)問題。采用復(fù)合材料的基本理論,將鍍層金屬薄板沖壓成形中常見的失效現(xiàn)象,沖頭圓角處的斷裂,簡化為復(fù)合板材料在單軸拉伸載荷作用下的失穩(wěn)問題,利用分散頸縮失穩(wěn)理論,得到了鍍層金屬薄板在拉伸失穩(wěn)(斷裂)時的臨界應(yīng)力和應(yīng)變值與其組分材料失穩(wěn)參數(shù)之間的關(guān)系。將鍍層金屬薄板沖壓成形中琺瑯部分的起皺現(xiàn)象,簡化為環(huán)形板在徑向拉伸,環(huán)向壓縮作用下的拉壓失穩(wěn)問題進(jìn)行了研究,基于能量分析的方法,得出了無壓邊力與有

5、壓邊力這兩種情況下的起皺產(chǎn)生的準(zhǔn)則。
  (3)基于連續(xù)介質(zhì)損傷力學(xué)結(jié)合有限元數(shù)值模擬,研究了鍍層金屬薄板沖壓成形中的失效行為。確定了有限元方法模擬沖壓成形問題的定解條件,并基于連續(xù)介質(zhì)的損傷力學(xué)材料模型,建立了鍍層金屬薄板沖壓過程的ABAQUS有限元模型。結(jié)果表明,鍍層金屬薄板沖壓成形中主要存在兩種失效模式,即起皺和斷裂。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合量綱分析建立的沖壓成形中失效時的最大沖頭位移與工藝參數(shù)(包括壓邊力,板材料與沖壓模具之間的摩

6、擦系數(shù)等)、模具幾何參數(shù)(包括沖頭與凹模的圓角半徑以及沖頭與凹模之間的間隙)和板材力學(xué)性能參數(shù)之間關(guān)系的理論框架,提出了一種建立鍍層金屬薄板沖壓成形中失效機(jī)制圖的方法,并以鎳鍍層金屬薄板為研究對象,建立了基于工藝參數(shù)和幾何參數(shù)的失效機(jī)制圖。
  (4)以鎳鍍層金屬薄板為研究對象,對鍍層金屬薄板沖壓成形中的失效問題進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。根據(jù)自行設(shè)計的沖壓成形模具,結(jié)合萬能拉伸機(jī)對鎳鍍層金屬薄板進(jìn)行了沖壓成形的實(shí)驗(yàn)研究,采用高精度Argus

7、網(wǎng)格應(yīng)變測試系統(tǒng)對成形件中的應(yīng)變分布進(jìn)行了測定。鎳鍍層金屬薄板的沖壓成形中,產(chǎn)生了兩種失效模式,即琺瑯部分的起皺和沖頭圓角處的斷裂。通過對比沖壓過程中實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬結(jié)果的沖力沖程曲線、成形件的形狀和應(yīng)變分布等,證明了有限元預(yù)測的準(zhǔn)確性,并進(jìn)一步從實(shí)驗(yàn)上驗(yàn)證了鍍層金屬薄板沖壓成形中失效機(jī)制圖的有效性。
  總之,本論文主要對鍍層金屬薄板在沖壓成形中的失效問題進(jìn)行了理論分析,包括采用量綱分析的方法對沖壓成形中的最大載荷以及失效前的最大

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