應(yīng)變路徑變化對(duì)AA3104鋁板成形極限曲線預(yù)測(cè)的影響.pdf

1、AA3104鋁合金為最廣泛應(yīng)用的罐體材料之一。罐體經(jīng)常采用沖壓工藝制造，涉及多種應(yīng)變路徑下材料的成形性能。成形極限曲線(forming limit curve，F(xiàn)LC)描述了材料失穩(wěn)前的極限應(yīng)變狀態(tài)，對(duì)沖壓工藝的合理制定有重要的指導(dǎo)意義。
　　本文首先通過退火處理，獲得H22態(tài)和O態(tài)兩種狀態(tài)的AA3104鋁板;然后以金相觀察、拉伸試驗(yàn)和Nakajima試驗(yàn)的方法評(píng)價(jià)了兩種狀態(tài)材料的微觀組織和成形性能，并為后續(xù)模擬提供對(duì)比數(shù)據(jù);最后

2、采用有限元方法(finite element method，F(xiàn)EM)模擬Nakajima試驗(yàn)，預(yù)測(cè)了兩種狀態(tài)板材的FLC，研究了成形過程中應(yīng)變路徑的變化及其影響。主要結(jié)果及結(jié)論如下:
　　(1)冷軋態(tài)鋁合金經(jīng)400℃×3min退火后發(fā)生明顯的再結(jié)晶，形成等軸狀晶粒組織，獲得O態(tài)合金。隨著保溫時(shí)間延長(zhǎng)至10 min，晶粒尺寸有一定長(zhǎng)大但不顯著。同一冷軋態(tài)鋁板經(jīng)300℃×90min退火后，晶粒形狀與冷軋態(tài)相比沒有發(fā)生明顯變化，晶粒形狀

3、呈纖維狀，獲得H22態(tài)合金。O態(tài)的斷裂延伸率高于H22態(tài)，但硬度、屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度更小，表明前者塑性好于后者但強(qiáng)度降低。
　　(2) FEM模擬Nakajima試驗(yàn)的結(jié)果表明，Nakajima試驗(yàn)中應(yīng)變路徑相對(duì)非線性。在無摩擦狀態(tài)下，變形試樣拱頂處應(yīng)變路徑的非線性程度隨FLC區(qū)域而變化，在等雙軸拉伸區(qū)非線性程度較小，在單軸拉伸和平面應(yīng)變區(qū)則非線性顯著。在較大的摩擦系數(shù)下，應(yīng)變最大位置隨著變形量的增加而偏離拱頂，應(yīng)變路徑也與無摩擦

4、狀態(tài)下的不同。摩擦的增大使得雙軸拉伸區(qū)的應(yīng)變路徑偏向主應(yīng)變軸。
　　(3)在FEM模擬結(jié)果的基礎(chǔ)上，考察Pepelnjak及其合作者提出的最大應(yīng)變加速度（maximum strain acceleration）失穩(wěn)準(zhǔn)則，修改失穩(wěn)位置的判斷步驟，使之能夠用于摩擦系數(shù)較大、失穩(wěn)位置偏離試樣拱項(xiàng)情況下的FLC預(yù)測(cè)。
　　(4)對(duì)于上述兩種狀態(tài)的板材，基于FEM模擬和上述失穩(wěn)準(zhǔn)則所得到的FLC與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合較好。基于經(jīng)典的Marci