基于声发射技术和数字散斑测量法的铝合金成形性能研究

摘要

铝合金材料以其质量轻、强度高、具有良好的耐腐蚀性、易于成形等优点，被广泛运用于建筑、汽车制造、包装运输以及航空航天等行业中。铝合金材料的破坏过程是位错运动到裂纹的产生及扩展直至断裂的变化过程。应用声发射检测技术可以实时记录和反映铝合金板材塑性变形和微裂纹的产生及扩展的变化情况。数字散斑相关方法是一种能够对金属全场应变进行精确测量的一种方法。本文结合数字散斑测量法，利用AMARIS三维应变测试系统和声发射检测系统，通过铝合金单向拉伸试验和刚性凸模胀形试验，对铝合金单向拉伸和刚性凸模胀形过程不同时刻应变场特点和声发射信号特征进行研究。本文主要研究内容和结论如下：
　　（1）基于数字散斑测量法，采用AMARIS光学应变测试系统，得到单向拉伸过程应变场。结合单向拉伸应变场，分析了铝合金拉伸过程中变形破坏机制。针对于颈缩失稳直至断裂的应变场深入研究，发现试件变形集中部位出现局部失稳，且裂纹沿着变形集中部位扩张直至断裂。
　　（2）对不同尺寸铝合金试件进行单向拉伸试验，运用声发射检测系统，得到拉伸过程声发射信号。利用特征参数法、波形分析法、频谱分析法三种方法对单向拉伸整个过程进行声发射信号特征进行分析，结合铝合金拉伸过程应变场，分析了铝合金拉伸过程中声发射产生的机理。
　　（3）结合拉伸过程铝合金变形破坏机制及声发射产生机理，对刚性凸模胀形过程应变场和声发射信号特征进行分析，以确定胀形过程成形极限状态。结合AMARIS应变图，得到在此状态下极限应变点。这为板材成形极限状态的确定提供一种切实可行的方法，且与AMARIS数字图像法确定极限状态获得的成形极限曲线图相比，这种方法在安全设计方面更加可靠。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 本文研究背景及意义

1.2 国内外与本课题相关方向的研究现状

1.3 本文研究内容

第2章 基于数字散斑测量方法在铝合金变形行为研究

2.1 数字散斑测量方法基本原理

2.2 5052铝合金单向拉伸试验

2.3 ARAMIS光学应变测试系统操作分析流程

2.4 试验结果及分析

2.5 本章小结

第3章 5052铝合金单向拉伸声发射特性研究

3.1 声发射检测技术概述

3.2 声发射信号分析方法

3.3 金属板材形变破坏过程的声发射源

3.4 单向拉伸声发射试验

3.5 试验结果及分析

3.6 本章小节

第4章 5052铝合金板刚性半球体凸模胀形成形声发射特性研究

4.1 板材成形极限基本概念

4.2 铝合金成形极限研究现状

4.3 5052铝合金刚性凸模胀形试验

4.4 试验结果及分析

4.5 刚性凸模胀形试验测量成形极限曲线

4.6 本章小结

第5章 全文总结及展望

5.1主要结论

5.2展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果