微細(xì)塑性成形中的尺度效應(yīng)及計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)研究.pdf

1、隨著微型化趨勢(shì)的迅速發(fā)展，以形狀尺寸微小或者操作尺寸極小為特點(diǎn)的微細(xì)加工技術(shù)已經(jīng)成為人們?cè)谡J(rèn)識(shí)微觀領(lǐng)域和改造客觀世界的一種高新技術(shù)。從移動(dòng)電話到計(jì)算機(jī)技術(shù)，從微型數(shù)碼設(shè)備到醫(yī)藥衛(wèi)生等各個(gè)方面，微細(xì)零件具有廣闊的應(yīng)用空間，同時(shí)應(yīng)用傳統(tǒng)的加工技術(shù)來(lái)加工這些微細(xì)零件也成為可能。但是，由于微細(xì)零件的尺寸非常小，在加工過(guò)程中材料會(huì)表現(xiàn)出不同于宏觀加工的特性。在宏觀塑性加工過(guò)程中，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和已有的經(jīng)驗(yàn)，已經(jīng)建立起了一套完整的加工體系，但在微細(xì)塑

2、性加工中，許多因素都發(fā)生了變化，因此必須考慮微型化對(duì)加工過(guò)程的影響。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)不均勻塑性變形尺度在微米量級(jí)時(shí)，材料就將表現(xiàn)出強(qiáng)烈的尺度效應(yīng)（Sizeeffects），本文系統(tǒng)地介紹了兩種為解釋第I、II類尺度效應(yīng)而提出的典型模型,一為表面層模型，即考慮金屬表面晶粒對(duì)金屬屈服應(yīng)力的影響的模型；另一個(gè)為考慮應(yīng)變梯度效應(yīng)的模型,該模型在已有的材料特征基礎(chǔ)上引入了尺度效應(yīng)。目前，對(duì)微細(xì)塑性成形技術(shù)的研究還沒(méi)有成形的理論體系和系統(tǒng)的加工方法，因

3、此本文采用理論分析、計(jì)算機(jī)模擬和實(shí)驗(yàn)分析相結(jié)合的方法，針對(duì)微細(xì)零件的拉延成形的基本工藝開展研究,分析微細(xì)塑性成形理論方法及確定工藝參數(shù)方法，將傳統(tǒng)確定圓筒拉延問(wèn)題的參數(shù)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為無(wú)量綱的形式，通過(guò)確定極限拉應(yīng)力和極限周向應(yīng)力，繪制成圖表以確定成形可行區(qū)域。由于采用無(wú)量綱形式，因此認(rèn)為可將這種方法運(yùn)用于微細(xì)拉延問(wèn)題。本文給出了運(yùn)用該方法確定成形可行區(qū)域的實(shí)例。最后結(jié)合有限元模擬技術(shù)，在分析中加入新的本構(gòu)關(guān)系，分別分析了兩種模型對(duì)材料成形性