金屬旋壓成形中的損傷演化和破裂機理研究

《金屬旋壓成形中的損傷演化和破裂機理研究》是依託華南理工大學，由張賽軍擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：金屬旋壓成形中的損傷演化和破裂機理研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：張賽軍
• 依託單位：華南理工大學

項目摘要

本課題研究旋壓成形中損傷演化和破裂機理，改變目前旋壓領域無法從理論上預測破裂的現狀。根據旋壓成形局部載入卸載的應力應變特點，通過板材多步拉伸/壓縮實驗和循環大塑性應變實驗，獲得材料各向異性、應力三軸度、預應變和循環大塑性應變與損傷演化的關係；結合塑性理論、連續損傷力學和有限元模擬，提出適用於旋壓成形的損傷模型和韌性斷裂準則，用來預測旋壓成形中的損傷演化和各種破裂現象；結合工藝試驗、微觀分析和理論研究，揭示旋壓成形中工藝參數與損傷演化的關係和各種破裂的微觀機制。本研究的完成對深入研究複雜應力應變條件下的損傷和破裂機理、完善旋壓成形理論、準確預測旋壓成形極限、指導旋壓工藝參數制定等具有較高的學術價值和顯著的實踐意義。

結題摘要

本項目針對傳統的應變測量方法和韌性損傷測量方法的缺點，自製低成本DIC全場應變測量和損傷測量系統，並在此基礎上提出了基於DIC和DCPD測量金屬板材單向拉伸過程中的韌性損傷方法，具有測試平台容易搭建、測量過程簡單、無需進行應力矯正的特點；研究了常用屈服函式對金屬板材單向拉伸過程中的力學行為的影響，Barlat 1991屈服函式相對於Von Mises和Hill 1948屈服函式具有更好的預測結果；研究金屬板材單向拉伸過程中的損傷行為，並建立了耦合Lemaitre損傷的有限元模型預測相應的損傷演化；提出了金屬板材單向拉伸的頸縮過程可以分為四階段，包括擴散性頸縮發生階段、擴散性頸縮主導階段、局部頸縮發生階段和局部頸縮主導階段，並認為局部頸縮發生點可以用來較為準確的判斷是否材料即將發生斷裂；通過寬板單向拉伸實施不同程度預應變，研究了預應變和應力三軸性對金屬板材力學性能的影響，提出了修正Voce模型預測預應變對硬化曲線的影響；自製了雙向拉伸裝置，並利用雙向拉伸試驗進行金屬板材成形極限分析；針對Al6061、SPCC和SUS304三種材料進行了單旋輪多道次普通旋壓工藝試驗，並製作了杯形件作為強力旋壓的初始坯料；針對Al6061和SPCC兩種材料進行三旋輪錯距旋壓試驗和無錯距旋壓試驗，研究了強力旋壓對材料的力學性能和成形極限的影響；建立了三旋輪拉深旋壓三維有限元模型，探討了旋壓成形過程中的損傷分布和演化。