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各向异性Lemaitre损伤准则在铸态高强铝合金筒形件强力热反旋中的应用∗

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目录

本文的主要创新与贡献

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 旋压的类别及特点

1.3 国内外研究现状

1.4 本文研究的目的及意义

1.5 研究的主要内容

1.6 本章小结

第二章 本文研究的理论基础

2.1 引言

2.2 筒形件强力热反旋基础理论

2.3弹塑性有限元法基础理论

2.4 损伤力学基础理论

2.5 考虑各向异性的Lemaitre损伤模型的弹塑性本构

2.6 本章小结

第三章 各向异性损伤准则的建立

3.1 引言

3.2 各向异性屈服准则的确定

3.3 Barlat91各向异性屈服准则具体公式推导

3.4 Barlat91各向异性屈服准则各参数的确立

3.5 耦合各向异性屈服准则的Lemaitre损伤模型的有限元列式

3.6 本章小结

第四章 筒形件多道次强力热反旋各向异性开裂模型的建立

4.1 引言

4.2 各向异性Lemaitre韧性损伤模型子程序开发及验证

4.3 强力热反旋时工艺参数的参考依据

4.4 筒形件强力热反旋破裂模型的建立

4.5 筒形件强力热反旋破裂模型的可靠性验证

4.6 本章小结

第五章 筒形件多道次强力热反旋各向异性开裂行为研究

5.1 引言

5.2 筒形件强力热反旋过程中的损伤分布

5.3 工艺参数对筒形件热强旋损伤的影响

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢

声明

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摘要

7075铝合金具有强度高、密度低、耐腐蚀等优点,其广泛应用在航空、航天和汽车等领域。强力热反旋工艺可以消除铸件缺陷、细化晶粒、改善组织性能,已成为制造脆性材料薄壁筒形件的主要方法之一。然而,由于铸态7075铝合金室温下难变形、材料流动性差,因此旋压过程中极易开裂,这严重影响着工件成形质量的提高。因此,本文建立了的各向异性Lemaitre损伤模型,基于ABAQUS有限元平台建立了筒形件强力热反旋破裂模型,系统地研究了筒形件旋压过程中的开裂行为。本文主要研究内容和结果如下: (1)对7075板材塑性变形的各向异性行为进行了实验研究,获得了7075-T6铝合金板料的初始屈服强度σ0、σ45和σ90,各向异性指数r0、r45和r90以及Barlat91屈服准则的六个各向异性系数a、b、c、f、g、h。基于Barlat91各向异性屈服准则,对 Lemaitre韧性损伤准则进行了改进,建立了考虑了材料各向异性的Lemaitre各向异性韧性损伤准则。 (2)基于所建立的 Lemaitre各向异性韧性损伤准则,通过 Fortran语言开发出了适合ABAQUS应用平台的VUMAT各向异性损伤子程序。采用拉深实验的方法验证了所建立各向异性损伤准则和 VUMAT子程序的可靠性。进而基于所开发损伤破裂子程序,建立了铸态7075铝合金多道次强力热反旋损伤开裂预测仿真模型,并试验验证了所建有限元仿真模型的可靠性。 (3)基于所建立的该成形过程的损伤开裂预测模型,系统地分析了该成形过程中损伤的分布特征。即,轴向上,工件底部未旋区相对较其它两个区损伤值最小,中部稳旋区损伤值变化较大;周向上,工件内外侧损伤值呈波动变化,即损伤不均匀分布;径向上,第一道次径向(由内到外)损伤值呈递增变化;在三个方向上,随着旋压道次的增加,工件内外侧损伤程度趋于一致。 (4)基于虚拟正交试验法,以损伤开裂为研究对象对该成形过程进行了优化设计,获得了较优的旋压工艺参数。获得了不同道次下旋轮进给速度、芯模转速、芯模与工件间摩擦、旋轮与工件间摩擦、芯模温度和减薄量的最优值。

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