金属薄板的各向异性及其对成形过程的影响

摘要

本文引用了几种正交各向异性材料的屈服准则，比较了它们各自的特点及应用范围。重点总结了Hill的各向异性理论，并在其基础上全面介绍了面内异性从宏观和微观上对薄板成形过程的影响，同时简述了忽略面内异性后的薄板平面应力问题的一些性质。并且结合材料性能测试实验结果研究了三种常见的各向异性金属材料，对比了它们在不同方位的r、σ的分布，形象的描述了其力学性质。预测了拉深过程中凸耳的生成方向及大小关系。并且根据结果推导计算出了R.Hill各向屈服准则中的四个参数。 分别选用有限元模拟软件ANSYS和DYNAFORM对圆筒的拉深进行了有限元模拟，其中ANSYS采用静力隐式算法，依据R.Hill各向异性屈服准则。而DYNAFORM是动力显示算法，采用Barlat-Lian三参数屈服准则。最后结合实验结果对两种模拟结果进行了比较分析，同时也对Hill关于σ和r的大小、分布对凸耳产生方向的理论预测进行了验证。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1引言

1.2各向异性屈服准则的发展概述

1.3各向异性研究现状及文献综述

1.4本文主要研究内容

第2章各向异性理论研究

2.1引言

2.2各向异性准则的提出

2.2.1 HIll's1948各向异性屈服准则

2.2.2 Barlat's1989各向异性屈服准则

2.3轧制薄板的面内异性

2.3.1单向拉伸屈服应力随方位的变化

2.3.2单向拉伸应变增量主轴与应力主轴之间的关系

2.3.3单向拉伸横向应变增量与厚向应变增量的比值

2.3.4试验确定各向异性参数的方法

2.3.5圆筒形件拉深时的“凸耳”现象

2.4面内同性厚向异性薄板的平面应力问题

2.4.1几点重要性质

2.4.2面内同性厚向异性屈服准则

2.5 r值及△r对拉深成形的影响

2.5.1 r值对拉深成形的影响

2.5.2 △r对拉深成形的影响

2.6本章小结

第3章筒形件拉深凸耳预测有限元模拟

3.1引言

3.2圆筒拉深的力学分析

3.3 ANSYS有限元模拟

3.3.1 ANSYS概述

3.3.2有限元模型的建立

3.3.3单元类型的选择

3.3.4求解算法的选择

3.3.5接触分析

3.3.6模拟过程中各向异性参数的处理

3.4 DYNAFORM模拟

3.4.1 DYNAFORM软件介绍

3.4.2有限元模型的建立

3.5模拟结果与分析

3.5.1各向异性变形图对比

3.5.2各向异性位移图分布分析

3.5.3各向异性等效应力分布分析

3.5.4各向异性等效应变分布分析

3.5.5各向异性凸耳随行程变化的分析

3.5.6各向异性与厚向异性面内同性模拟结果对比

3.5.7各向异性凸耳分布综合分析

3.6数值模拟结果的实验验证

3.6.1变形结果验证

3.6.2拉深力验证

3.7本章小结

第4章材料性能参数采集及筒形件凸耳实验

4.1 引言

4.2材料性能参数采集实验

4.2.1金属静拉伸名词及定义

4.2.2试样制备

4.2.3单向拉伸试验系统

4.2.4试验系统控制策略

4.2.5数据处理

4.3筒形件智能化拉深实验系统的构成

4.3.1实验装置设计

4.3.2信号采集系统

4.3.3实验方案

4.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢

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