超高應變率下的精密微體積成形相關基礎理論研究

《超高應變率下的精密微體積成形相關基礎理論研究》是依託江蘇大學，由王勻擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：超高應變率下的精密微體積成形相關基礎理論研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王勻
• 依託單位：江蘇大學

項目摘要

以低成本批量化製造複雜微構件為目的，提出利用雷射誘導衝擊波效應實現超高應變率下精密微體積成形新技術。選微擠壓件為研究對象，系統研究衝擊應力均勻載入機制、雷射多步微體積成形工藝最佳化與控制及超高應變率下微成形理論的科學問題。在探索雷射與材料作用機制的基礎上，研究軸向與徑向衝擊力的空間分布與發展規律，建立微尺度衝擊載入的機理模型；構建集成雷射載入、微模具和成形監控的超高應變率體積成形系統，揭示微構件成形質量與雷射、工藝和模具幾何參數之間的內在聯繫，結合遺傳算法最佳化工藝和參數；基於晶體塑性理論、動力學、介觀力學和應變梯度塑性理論，建立超高應變率載入及微擠壓模約束作用下的多尺度理論模型和數值模型，研究超高應變率、材料流動、摩擦和潤滑，以及材料特性、組織性能和尺度效應對成形的影響。形成超高應變率精密微體積成形工藝、理論和系統，實現微構件形狀和性能的控制，豐富高應變率微塑性成形理論和微製造技術。

結題摘要

複雜微構件的低成本精密成形方法是微成形領域的研究熱點，項目提出了利用雷射誘導衝擊波效應實現超高應變率下的精密微體積成形新技術。圍繞衝擊波力學載入模型、雷射衝擊微體積成形規律、工藝最佳化和控制進行了深入研究。首先，在探索雷射與材料作用機制的基礎上，建立了衝擊載入的理論模型，並獲得衝擊成形系統相互間的作用關係；搭建了集成雷射載入、微模具和輔助裝置的超高應變率體積成形系統，在此系統上進行了系統實驗，揭示了微構件成形質量與雷射、工藝參數和模具幾何參數之間的內在聯繫，並進行了最佳化，分析了成形失效形式，提出了質量控制的措施；結合理論分析、實驗和模擬，建立了超高應變率載入及微擠壓模約束作用下的微擠壓成形數值模型，研究了材料性能、組織性能、摩擦與潤滑、尺度效應等對成形的影響規律；提出了可以解釋第I類尺寸效應的表面層細化模型，並進行了驗證，為微尺度下坯料及體積成形提供了更準確的分析手段。項目的研究成果拓展到微極板的成形、微陶瓷注射等套用領域。項目已發表核心論文18篇（2篇SCI刊源、9篇EI檢索源，ISTP3篇），申請發明專利10項，授權發明專利4項，申請並授權實用新型1項，培養碩士生8人，國際會議交流11人次。