2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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1、金屬板料成形技術(shù)是重要的近凈成形制造技術(shù)之一,廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)等領(lǐng)域。環(huán)境保護(hù)和燃油經(jīng)濟(jì)性對(duì)汽車工業(yè)提出了輕量化的要求,因而高強(qiáng)度和高硬度的先進(jìn)高強(qiáng)度鋼板材在汽車工業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛。
  先進(jìn)高強(qiáng)鋼邊緣破裂(Edge cracking)是制約其應(yīng)用的典型問題。同時(shí),沖切等分離工序,也會(huì)對(duì)后續(xù)的邊緣變形產(chǎn)生不可忽視的影響。本文采用理論分析、數(shù)值仿真和擴(kuò)孔、拉伸翻邊實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法,系統(tǒng)地研究了考慮沖裁歷史的邊緣拉伸失效現(xiàn)象,并

2、探討了材料的力學(xué)性能和邊緣幾何形狀等因素對(duì)包含初始損傷的邊緣拉伸性能效果的影響規(guī)律。研究取得了如下成果:
  針對(duì)三維體單元模擬效率低的問題,基于殼單元模型建立了考慮沖裁歷史影響的擴(kuò)孔模擬方法,提高了模擬效率。采用改進(jìn)的韌性斷裂準(zhǔn)則閾值計(jì)算方法計(jì)算Oyane準(zhǔn)則的閾值。利用ABAQUS/Explicit軟件,基于二維軸對(duì)稱模型實(shí)現(xiàn)先沖裁后擴(kuò)孔的全過程模擬研究。電鏡觀察沖裁斷面結(jié)果與數(shù)值仿真結(jié)果的對(duì)比驗(yàn)證了Oyane準(zhǔn)則的適用性?;?/p>

3、于沖裁過程的模擬結(jié)果,將板料的殘余損傷值先后嵌入基于二維軸對(duì)稱模型和三維殼單元建立的模型中,實(shí)現(xiàn)了考慮沖裁歷史的數(shù)值模擬。
  針對(duì)變形歷史對(duì)邊緣破裂的影響,建立了一套評(píng)價(jià)包含初始損傷的邊緣拉伸成形效果的分析方法?;贛-K理論中引入損傷的方法和Hill局部縮頸理論,通過擴(kuò)孔模擬提出了評(píng)價(jià)初始損傷對(duì)材料邊緣拉伸成形能力影響的指標(biāo)—等效失效應(yīng)變比率EFSR(Effective Failure Strain Ratio)。通過比較不同

4、初始損傷條件下邊緣處的最大周向應(yīng)變,獲得了實(shí)際邊緣拉伸成形的等效應(yīng)變與理論單向拉伸失效應(yīng)變的比率,定量分析了邊緣損傷程度對(duì)邊緣拉伸成形效果的影響。以該方法為基礎(chǔ),可以研究各種材料的力學(xué)性能與工藝參數(shù)等因素對(duì)存在初始損傷的邊緣成形效果的影響規(guī)律?;贓FSR分析方法,揭示了先進(jìn)高強(qiáng)度鋼的硬化指數(shù)對(duì)有損傷的邊緣拉伸成形效果的影響規(guī)律。利用ABAQUS/Standard軟件,采用兩種具有類似微觀組織的先進(jìn)高強(qiáng)鋼材料—DP780和DP980進(jìn)行

5、模擬,并通過相同工況的實(shí)驗(yàn),對(duì)模擬結(jié)果的推論進(jìn)行了驗(yàn)證。分析結(jié)果發(fā)現(xiàn):硬化指數(shù)較大時(shí),邊緣拉伸成形效果對(duì)邊緣損傷的敏感性更大。
  基于EFSR分析方法,進(jìn)一步揭示了先進(jìn)高強(qiáng)度鋼的面內(nèi)各向異性對(duì)存在初始損傷的邊緣拉伸成形效果的影響規(guī)律。利用Hill48屈服準(zhǔn)則,基于橫向各向異性(Transverse anisotropy)假設(shè),系統(tǒng)地分析了板料面內(nèi)各向異性情況以及損傷區(qū)域與軋制方向的夾角等因素對(duì)板料邊緣拉伸成形效果的影響。同時(shí),通

6、過設(shè)置多個(gè)損傷區(qū)域,首次考察了擴(kuò)孔成形時(shí),邊緣上各處損傷隨加載過程演化的獨(dú)立性。針對(duì)擴(kuò)孔破裂位置的規(guī)律,基于數(shù)值模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的驗(yàn)證,討論了擴(kuò)孔時(shí)破裂最容易產(chǎn)生的方向。分析結(jié)果發(fā)現(xiàn):在存在橫向各向異性的條件下,塑性應(yīng)變比最小的方向是擴(kuò)孔時(shí)最容易產(chǎn)生破裂的方向,數(shù)值計(jì)算的有效性也得到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
  針對(duì)邊緣形狀對(duì)拉伸失效的影響,基于邊緣最大周向應(yīng)變,建立了評(píng)價(jià)不規(guī)則形狀邊緣拉伸變形時(shí)應(yīng)變集中程度的分析方法,首次系統(tǒng)地分析了邊緣曲

7、率變化率以及邊緣封閉或開放對(duì)邊緣拉伸成形效果的影響?;跈E圓中心孔的擴(kuò)孔模擬,提出了評(píng)價(jià)在不規(guī)則邊緣內(nèi)的拉伸變形集中的指標(biāo)—應(yīng)變集中烈度指數(shù)SLII(Strain Localization Intensity Index)。通過實(shí)驗(yàn)考察了不同曲率變化率的橢圓中心孔擴(kuò)孔和拉伸翻邊的成形效果,并借助SLII指數(shù),分析了曲率變化率導(dǎo)致的加載過程中的應(yīng)變集中情況。通過相同曲率變化率下的擴(kuò)孔與拉伸翻邊的對(duì)比,揭示了邊緣是否封閉對(duì)邊緣拉伸成形效果的

8、影響規(guī)律。分析發(fā)現(xiàn):隨著曲率變化率的增大,材料整體成形效果變差,常規(guī)表征材料邊緣拉伸成形能力的指標(biāo),如擴(kuò)孔率和極限翻邊高度等,均會(huì)有下降的趨勢(shì),并且在中心孔離心率大于0.5時(shí),下降速度成倍提高。開放式的邊緣比封閉式的邊緣在拉伸變形時(shí),變形集中的程度更大,差異在3個(gè)數(shù)量級(jí)以上。
  本文的研究表明:所提出的基于三維殼單元的模擬方法考慮成形歷史的擴(kuò)孔模擬,既提高了模擬效率,還兼顧了模擬精度;基于EFSR分析方法成功預(yù)測(cè)了存在初始損傷的

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