加載率對鋁合金成形極限的影響研究.pdf

1、全文運(yùn)用電磁加載的方式，對鋁合金的拉伸塑性失穩(wěn)破壞過程及其有限元模擬展開研究。建立實(shí)驗(yàn)加載系統(tǒng)及數(shù)字圖像觀測系統(tǒng)，對高速成形過程進(jìn)行觀測，探討高速成形極限提高的機(jī)理。并對動態(tài)加載下鋁合金管的碎裂特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和描述。
　　在設(shè)定拉伸速率為1毫米/分鐘的情況下，高速照相機(jī)以采樣幀數(shù)為60幀/秒的速度對6063-T6鋁合金的靜態(tài)拉伸試驗(yàn)過程進(jìn)行拍攝，觀測材料拉伸局域化破壞過程。結(jié)果顯示：可以將此過程分為三個階段：均勻變形階段，局域化變形

2、階段及裂紋沿局域化帶發(fā)展階段。局域化變形包括局域化變形區(qū)加速發(fā)展及非局域化區(qū)卸載。
　　采用電磁膨脹管技術(shù)對鋁合金薄壁管進(jìn)行電磁膨脹實(shí)驗(yàn)并觀察變形過程。平均徑向膨脹速度為140m/s-250m/s，對應(yīng)膨脹應(yīng)變率4500s-1-8000s-1。結(jié)果顯示：高應(yīng)變率下鋁合金的電磁膨脹經(jīng)過均勻變形，在圓管表明逐漸形成相互交叉的局域化帶的局域化變形以及裂紋沿局域化帶發(fā)展三個階段。局域化帶的本質(zhì)是不均勻性逐漸發(fā)展形成的變形集中區(qū)，不是每個局

3、域化帶都發(fā)展成最終的裂紋，斷口為剪切斷口。
　　從成形極限的角度出發(fā)，高應(yīng)變率下集中性頸縮產(chǎn)生時，材料表面已經(jīng)存在明顯缺陷，以集中性頸縮作為材料的成形極限并不合理。以局域化變形起始作為高應(yīng)變率下材料的成形極限，對不同應(yīng)變率下的變形過程進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，隨著應(yīng)變率的提高，材料的成形極限也提高了。慣性效應(yīng)對不均勻變形的抑制作用是導(dǎo)致材料高應(yīng)變率下材料成形極限提高的主要原因。另外，本文還對材料的局域化特征進(jìn)行簡單討論。最后，運(yùn)用有限元軟件A