高強(qiáng)鋁合金板材溫?zé)岢尚螌?shí)驗(yàn)與理論研究.pdf

1、近年來(lái),為有效地降低能耗和減小環(huán)境污染,輕量化已成為現(xiàn)代結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主流趨勢(shì),以高強(qiáng)鋁合金材料為代表的輕質(zhì)、高強(qiáng)度材料,在汽車、航空航天器等先進(jìn)制造領(lǐng)域的應(yīng)用日益增加。高強(qiáng)鋁合金板材溫?zé)釠_壓成形工藝不僅可以充分利用高強(qiáng)鋁合金材料優(yōu)異的機(jī)械性能、環(huán)保性以及適應(yīng)輕量化的趨勢(shì),而且能夠大幅度提高產(chǎn)品的合格率,正受到越來(lái)越多的關(guān)注。高強(qiáng)鋁合金板材溫?zé)岢尚芜^(guò)程是一個(gè)極其復(fù)雜的多參數(shù)耦合的非線性過(guò)程,采用傳統(tǒng)的“試錯(cuò)”工藝設(shè)計(jì)方法,在時(shí)間上和經(jīng)濟(jì)上,

2、都已不能滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的需求。所以基于數(shù)值模擬的定量化工藝設(shè)計(jì)方法,必將成為高強(qiáng)鋁合金板材溫?zé)岢尚喂に囋O(shè)計(jì)的發(fā)展方向。盡管國(guó)內(nèi)外對(duì)高強(qiáng)鋁合金板材力學(xué)性能的提高、微觀組織結(jié)構(gòu)及熱處理工藝進(jìn)行了大量研究,但對(duì)高強(qiáng)鋁合金板材溫?zé)岢尚螌?shí)驗(yàn)和理論還需要進(jìn)一步研究。在輕型化的背景下,研究高強(qiáng)鋁合金板材溫?zé)岢尚涡阅?對(duì)于掌握其成形規(guī)律,制定科學(xué)合理的沖壓工藝,為高強(qiáng)鋁合金板的廣泛使用具有重要指導(dǎo)意義。7075-T6高強(qiáng)鋁合金綜合性能較好,室溫強(qiáng)度高,

3、是我國(guó)目前使用的強(qiáng)度最高的鋁合金之一。本文以7075-T6高強(qiáng)鋁合金板材作為研究對(duì)象,總體上采用實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合的研究方法,從基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)到成形理論兩個(gè)方面對(duì)其成形性能進(jìn)行了研究。本文首先通過(guò)50℃~280℃范圍內(nèi)六個(gè)溫度下,三個(gè)不同應(yīng)變速率多組溫?zé)釂蜗蚶鞂?shí)驗(yàn),分析了7075-T6高強(qiáng)鋁合金板材溫?zé)嶙冃瘟W(xué)行為,由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立了7075-T6高強(qiáng)鋁合金板材與溫度相關(guān)的本構(gòu)方程及其屈服函數(shù)；再通過(guò)成形極限實(shí)驗(yàn),獲得了7075-T6高強(qiáng)鋁

4、合金板材在溫?zé)釛l件下的成形極限圖(FLD,Forming Limit Diagrams)；利用實(shí)驗(yàn)獲得的材料參數(shù)及成形極限實(shí)驗(yàn)條件作為邊界條件,用有限元分析軟件ABAQUS建立有限元模型,模擬獲得7075-T6高強(qiáng)鋁合金板材的成形極限圖；在此基礎(chǔ)之上,提出了考慮溫度效應(yīng)的鋁合金板材溫?zé)岢尚雾g性破裂準(zhǔn)則,并通過(guò)數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法確定了韌性破裂準(zhǔn)則中的材料參數(shù)及臨界值。通過(guò)本文的研究,有助于拓寬高強(qiáng)鋁合金板材沖壓成形領(lǐng)域,豐富和發(fā)展