基于平均應力三軸度的304不銹鋼斷裂準則建立及應用.pdf

1、金屬材料在其加工過程中的塑性變形達到一定程度時，會出現(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)計和優(yōu)化過程中，對材料韌性斷裂的準確預測起著至關(guān)重要的作用。工藝過程中，選用一種適用可靠的斷裂準則顯得很有必要。從目前的研究來看，眾多韌性斷裂準則和極限斷裂準則被提出用于預測材料變形過程中裂紋的啟裂位置和時刻。不銹鋼作為一種綠色環(huán)保且綜合性能優(yōu)異的材料，已廣泛地應用于各領(lǐng)域。近年來，對不銹鋼的

2、力學性能、耐腐蝕等問題進行了大量的研究，但對于不銹鋼成形過程中斷裂準則的研究卻鮮有提及。本文以304不銹鋼為對象，研究了其成形過程中的斷裂準則，并將該準則應用于精沖領(lǐng)域，用以評價304不銹鋼的精沖性能。
　　文中設(shè)計了7組不同高徑比的304不銹鋼圓柱試樣，對其進行平板鐓粗破裂實驗。對實驗過程中測量的數(shù)據(jù)進行計算，建立了304不銹鋼在其變形過程中的斷裂準則，即“平均應力三軸度-等效應變”斷裂準則。結(jié)果表明，平均應力三軸度存在一個極限

3、值-1/3。
　　在ABAQUS/Explicit平臺上建立304不銹鋼圓柱平板鐓粗有限元模型，基于實驗建立的斷裂準則應用于有限元模擬中。將有限元模型中失效斷裂點的應力、應變變量提取出來并計算，通過曲線擬合的方法建立校準后的斷裂準則。結(jié)果表明，第4次校準的模擬結(jié)果能夠較好地符合平板鐓粗實驗現(xiàn)象。
　　通過對3組不同尺寸系列的圓環(huán)試樣進行壓縮實驗，將測量的實驗數(shù)據(jù)應用于圓環(huán)壓縮有限元模擬中。有限元模擬結(jié)果和圓環(huán)壓縮實驗中試樣的

4、破裂情況進行對比，來驗證校準建立的斷裂準則的適用性和可靠性。結(jié)果表明，基于第4次校準建立的斷裂準則能夠較好的預測圓環(huán)壓縮實驗中試樣的破裂情況。
　　為了研究304不銹鋼的精沖性能，設(shè)計開發(fā)了一種材料精沖性能實驗裝置，同時給出了一種材料精沖性能評價方法。將建立的304不銹鋼斷裂準則引入到精沖有限元模擬中，來預測精沖過程中裂紋的出現(xiàn)。通過對精沖模擬結(jié)果中試樣光潔帶l和毛刺高度t的測量，依據(jù)給出的標準評價了304不銹鋼的精沖性能。評價結(jié)