大鍛件鐓粗成形中內(nèi)部空洞型缺陷的演化規(guī)律研究.pdf

1、大鍛件作為大型成套設(shè)備的核心零件，在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國防裝備發(fā)展中發(fā)揮著舉足輕重的作用。大鍛件的鍛造過程研究不僅僅著眼于如何生產(chǎn)出滿足要求、具有一定形狀尺寸的鍛件，更重要的是研究如何修復(fù)缺陷、改善微觀組織和創(chuàng)造有利的力學(xué)條件使鍛造過程中不出現(xiàn)新的裂紋或夾雜性裂紋。鐓粗成形作為最基本的鍛造工藝，可以鍛合鍛件的先天性空洞缺陷，改善材料的力學(xué)性能，從而提高鍛件的內(nèi)在質(zhì)量及承載能力。本文通過深入分析大鍛件內(nèi)部空洞型缺陷在鐓粗過程中的變化，得到了空

2、洞的演化規(guī)律、影響空洞閉合的因素和提高空洞閉合效果的條件。本文的主要工作和研究成果如下： 1）基于細(xì)觀損傷力學(xué)的Gurson模型，對(duì)空洞的演化規(guī)律和影響空洞閉合的因素進(jìn)行分析，得到材料內(nèi)部空洞閉合的力學(xué)條件。 2）通過對(duì)Gurson模型的本構(gòu)關(guān)系及更新計(jì)算的研究，對(duì)Marc進(jìn)行二次開發(fā)，將包含空洞的本構(gòu)模型嵌入到Hypela子程序中，實(shí)現(xiàn)了空洞演化的數(shù)值模擬運(yùn)算。 3）通過比較包含Gurson本構(gòu)模型和人工空洞模

3、型的數(shù)值模擬結(jié)果，發(fā)現(xiàn)Gurson模型實(shí)現(xiàn)空洞閉合的條件是材料的靜水應(yīng)力或等效應(yīng)變無窮大。由于這一條件并不符合實(shí)際情況，本文又基于正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，模擬了不同試驗(yàn)參數(shù)下的空洞體積變化，從而獲得了修正的Gurson模型參數(shù)。修正后的Gurson模型給出的空洞體積比接近直接設(shè)置人工空洞的模擬結(jié)果。研究表明，空洞位于鍛件心部時(shí)閉合最容易，其位置越接近端面越難于閉合；空洞的閉合程度隨基體材料硬化程度的增高而變差。 4）以鉛作為模擬大鍛件成形