超聲振動輔助介觀尺度半固態(tài)金屬成形機(jī)理和實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、在國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“超聲振動輔助介觀尺度半固態(tài)金屬微觸變成形的理論和方法研究”(項(xiàng)目批準(zhǔn)號:50775203)的資助下，本論文將超聲振動輔助成形方法和半固態(tài)成形技術(shù)引入到介觀尺度金屬零件的微成形過程中，開展了超聲振動輔助介觀尺度半固態(tài)金屬微觸變成形新工藝的理論和實(shí)驗(yàn)研究。首先，針對半固態(tài)A356鋁合金材料，采用有限元仿真軟件ABAQUS進(jìn)行了超聲振動輔助半固態(tài)鐓粗、微凸臺成形、擠壓等成形工藝的模擬仿真，并研究了超聲振動在半固態(tài)金屬成

2、形過程中的作用機(jī)制。同時，對超聲振動輔助介觀尺度半固態(tài)金屬成形的實(shí)驗(yàn)平臺進(jìn)行了研制。以半固態(tài)A356鋁合金材料為研究對象，以超聲輔助鐓粗實(shí)驗(yàn)為研究方法，建立了超聲振動力場作用下的半固態(tài)A356鋁合金的粘塑性材料本構(gòu)模型。最后，進(jìn)行了超聲振動輔助半固態(tài)A356鋁合金微凸臺觸變成形實(shí)驗(yàn)研究，并研究了在不同工藝參數(shù)（超聲強(qiáng)度、超聲作用時間、成形速度、坯料溫度、成形力等）和不同上模結(jié)構(gòu)條件下，超聲振動對微凸臺成形效果的影響規(guī)律，獲得了使微凸臺成

3、形效果相對較好的成形過程工藝參數(shù)和模具結(jié)構(gòu)。論文研究成果對于理解在半固態(tài)成形中超聲振動的作用機(jī)制、超聲振動力場作用下的半固態(tài)金屬材料粘塑性本構(gòu)模型以及超聲振動輔助半固態(tài)金屬微觸變成形的應(yīng)用等方面均具有指導(dǎo)意義。
　　第1章，對本學(xué)位論文研究的背景與意義進(jìn)行了闡述，對國內(nèi)外超聲振動輔助材料成形技術(shù)和半固態(tài)成形技術(shù)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了概述，提出了超聲振動輔助介觀尺度半固態(tài)金屬成形機(jī)理及實(shí)驗(yàn)的研究方向。在此基礎(chǔ)上，提出了本學(xué)位論文的主要研究

4、內(nèi)容和論文框架。
　　第2章，針對半固態(tài)A356鋁合金材料，采用有限元仿真軟件ABAQUS，進(jìn)行了超聲振動輔助半固態(tài)鐓粗、微凸臺成形、擠壓等成形工藝的模擬仿真，獲得了超聲振動半固態(tài)金屬成形過程中的作用效果，并研究了超聲振動在半固態(tài)金屬成形過程中的作用機(jī)制。
　　第3章，提出了超聲輔助介觀尺度半固態(tài)金屬成形實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計方案，研制了具有分體式結(jié)構(gòu)的超聲變幅桿和適用于熱成形的超聲振子，并制作了超聲輔助介觀尺度半固態(tài)金屬成形實(shí)驗(yàn)系

5、統(tǒng)。
　　第4章，建立了超聲振動力場作用下半固態(tài)A356鋁合金的粘塑性材料本構(gòu)模型，通過超聲振動輔助半固態(tài)鐓粗實(shí)驗(yàn)，獲得了不同超聲強(qiáng)度和不同坯料固相率下半固態(tài)A356鋁合金的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，并利用該本構(gòu)模型對實(shí)驗(yàn)得到的應(yīng)力-應(yīng)變數(shù)據(jù)進(jìn)行了擬合，得到了本構(gòu)模型中各參數(shù)的表達(dá)式。
　　第5章，進(jìn)行了超聲振動輔助半固態(tài)A356鋁合金微凸臺成形實(shí)驗(yàn)，提出了微凸臺成形效果的評價參數(shù)，研究了在不同工藝參數(shù)（超聲強(qiáng)度、超聲作用時間、成形速