複雜載入路徑下各向異性薄板流動特性及成形極限理論

《複雜載入路徑下各向異性薄板流動特性及成形極限理論》是依託大連理工大學,由何祝斌擔任醒目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：複雜載入路徑下各向異性薄板流動特性及成形極限理論
• 依託單位：大連理工大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：何祝斌

項目摘要

金屬板材成形理論方面的研究始終針對並一直局限於單一成形工序，但隨著構件向整體化和輕量化發展，複雜構件成形時多需採用中間預製坯或多個成形工序。相比簡單載入和單一成形工序，呈現出載入歷程非連續和載入比例非線性，成形過程中材料的變形流動特性及成形性能將發生顯著變化，導致成形工序異常複雜甚至無法實現整體成形。因此，迫切需要開展複雜載入路徑成形極限理論研究，以指導複雜構件成形並促進新技術的發展。本項目基於發明的“階梯凹模脹形”新方法，提出基於應力狀態係數的硬化模型，實現複雜應力條件下各向異性薄板硬化特性的準確描述，解決經典“單一硬化曲線假設”用於各向異性材料時的困難；定量表征預變形對後繼硬化行為的綜合影響，建立從多角度判斷材料極限狀態的耦合判斷準則；基於所建立的薄板流動特性演變模型及極限判斷準則，構建適用於複雜載入條件的薄壁板材成形極限理論及FLC，為複雜構件製造時的成形工藝選擇及最佳化奠定理論基礎。

結題摘要

隨著製造技術向整體化、輕量化發展，傳統金屬板材成形性能的理論已不能滿足實際生產的需要，而複雜載入實驗技術的缺乏嚴重限制了相關理論的發展。本項目提出薄板“階梯凹模脹形”實驗法，建立了階梯凹模脹形專用測試系統；基於薄管複合載入原理，建立了薄管可控雙向載入專用測試系統；實現了薄殼材料複雜載入條件下的性能測試，為研究複雜載入路徑下各向異性材料的流動特性和成形極限提供了基礎。提出了專用於金屬薄殼的HAH-2d各向異性硬化模型，描述複雜載入路徑下材料的硬化特性。HAH-2d模型很好地描述了ST16鋼板的永久軟化和潛在硬化現象。基於Swift失穩準則和改進的最大載荷準則（MMFC）準則提出廣義的最大載荷準則（eMFC），建立適用於一般連續非線性載入的成形極限理論預測模型。基於擠壓管初始壁厚不均勻的特點提出了改進的M-K模型。各向異性硬化模型和成形極限理論預測模型的提出推進了塑性成形理論的發展。新提出用於管內高壓成形的成形極限圖，通過引入管脹形區幾何參數以反映複雜載入路徑的影響，為薄壁管內高壓成形工藝的制定和最佳化提供依據。本項目的研究具有重要的科學意義和套用價值。