鎳基合金核燃料格架條帶沖壓成形數(shù)值仿真與試驗研究.pdf

1、金屬板料沖壓成形是一種廣泛應用的鈑金零件成形方式，板材料在沖壓過程中變形條件復雜，成形質(zhì)量受多種因素的影響。工程中普遍采用數(shù)值仿真技術模擬板料變形過程，預測起皺、斷裂、回彈等缺陷。建立合適的材料模型和選擇適用的屈服準則、破壞準則，是獲得精確模擬結(jié)果的重要前提。核燃料格架條帶是一種典型的能源行業(yè)鈑金零件，針對格架條帶沖壓成形開展的仿真研究目前還比較少見。鎳合金718因其良好的高溫性能廣泛應用于格架制造，目前對鎳合金718材料多集中于成分改

2、進和高溫性能的研究，缺乏對其冷成形性能和仿真材料特性的系統(tǒng)研究。
　　本文對鎳合金718軋制薄板的冷沖壓性能進行了系統(tǒng)的研究，包括拉伸力學性能、應變速率敏感性、板平面內(nèi)的各向異性以及沖壓成形流動應力的外推模型。針對核燃料格架條帶沖壓成形，建立三維沖裁有限元模型和考慮歷史損傷殘余的后續(xù)彎曲仿真模型，得到的主要成果如下：
　?。?）測得了鎳合金718軋制板料在室溫下的材料參數(shù)，研究了材料在板平面內(nèi)的各向異性，用實驗的方法計算得到

3、了塑性應變比 r0，r45，r90。研究了材料在常溫下的應變速率敏感性，發(fā)現(xiàn)抗拉強度、屈強比、硬化指數(shù)隨應變速率呈現(xiàn)出明顯的規(guī)律性變化。
　?。?）采用拉伸實驗斷裂等效應變計算得到了韌性斷裂閾值，編寫VUMAT用戶子程序?qū)嗔褱蕜t引入ABAQUS/Explicit模塊求解。對比模擬和實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)：Oyane準則能夠很好地預測鎳合金718板料沖切斷面的質(zhì)量；Freudenthal準則和Brozzo準則能較好地預測斷面的光亮帶和斷裂帶

4、寬度，但對毛刺形狀和高度的預測不準確；Rice&Tracey準則對斷面質(zhì)量的預測效果較差。
　　（3）對比格架條帶三維沖裁成形仿真與實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)模擬對毛刺和塌角高度的預測較好，在光亮帶寬度的預測上與實驗結(jié)果相差較大?？紤]沖裁輪廓的幾何不對稱性和材料的各向異性，分析了實驗中沿沖裁輪廓光亮帶寬度分布不均勻的原因。
　　（4）根據(jù)零件的形狀特點，考慮沖裁后損傷值殘余，提出了后續(xù)彎曲成形初始損傷的映射方法。應用于仿真發(fā)現(xiàn)：考慮沖裁損