基于電磁脹環(huán)的紫銅高速率本構(gòu)方程研究.pdf

1、高速率成形是一種在極短瞬間釋放出高能量，通過(guò)脈沖載荷的沖擊作用而使金屬變形的高能率成形方法，相對(duì)傳統(tǒng)靜力成形可以在很大程度上提高材料的成形性。高速率成形中形成104s-1級(jí)左右的高應(yīng)變率，其流動(dòng)應(yīng)力相對(duì)靜態(tài)本構(gòu)發(fā)生了很大變化，材料成形性的提高受到本構(gòu)關(guān)系變化的影響，材料變形有明顯的塑性動(dòng)力特性。因此，研究金屬材料高速率成形下的本構(gòu)關(guān)系以指導(dǎo)材料的變形分析非常必要，高速率成形中的塑性動(dòng)力特性也是分析的重點(diǎn)。 塑性動(dòng)力分析是研究瞬時(shí)

2、脈沖載荷沖擊作用下材料變形的重要方法，用塑性動(dòng)力學(xué)分析高速率成形中材料變形的發(fā)展階段，以取得材料變形的位移場(chǎng)、位移速率場(chǎng)，從而建立材料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。材料在高速率脈沖載荷作用下的材料本構(gòu)關(guān)系需要反映材料在高成形速率下的塑性動(dòng)態(tài)響應(yīng)，因此，要選擇基于塑性動(dòng)力分析的高速率本構(gòu)模型。過(guò)應(yīng)力模型認(rèn)為應(yīng)變速率是過(guò)應(yīng)力的函數(shù)，可以反映高速率成形下的應(yīng)變速率效應(yīng)，具有塑性動(dòng)力特點(diǎn)，可以基于它建立高速率本構(gòu)模型。 本文研究了基于電磁成形方法的高

3、速率變形，歸納出高速率電磁成形中材料本構(gòu)關(guān)系是影響材料成形性提高的重要要因素，應(yīng)變率的提高決定了材料本構(gòu)關(guān)系的變化，材料變形中的應(yīng)變率效應(yīng)明顯，其高速率本構(gòu)關(guān)系具有明顯的塑性動(dòng)力特性。 文中通過(guò)基于電磁脹形方法的輔助管電磁脹環(huán)實(shí)驗(yàn)，在毛坯工件上磁壓力載荷分布均一的條件下，研究紫銅的高速率本構(gòu)方程。電磁脹環(huán)中，其材料變形要經(jīng)歷四個(gè)階段：彈性加載、塑性加載、塑性卸載和相繼彈性階段。通過(guò)變形階段分析，可以建立毛坯工件高速率變形下的位移

4、場(chǎng)、變形速率場(chǎng)及變形加速場(chǎng)，從而建立了材料應(yīng)力應(yīng)變之間的關(guān)系，即材料的本構(gòu)關(guān)系。 在過(guò)應(yīng)力模型的基礎(chǔ)上建立了紫銅基于電磁成形的高速率本構(gòu)模型，以反映高速率成形的應(yīng)變速率效應(yīng)及流動(dòng)應(yīng)力的變化。在取得紫銅電磁脹環(huán)實(shí)驗(yàn)中毛坯工件的位移、應(yīng)變及磁壓力等成形參數(shù)后，代入塑性動(dòng)態(tài)變形階段的位移場(chǎng)、變形速率場(chǎng)，經(jīng)數(shù)值計(jì)算得到新本構(gòu)方程中的材料常數(shù)，進(jìn)而建立了紫銅基于電磁成形的高速率本構(gòu)方程。模擬結(jié)果驗(yàn)證，高速率本構(gòu)方程能反映材料高速率變形下的