AZ31B镁合金准静态下应力三轴性对断裂行为的影响

摘要

本文以两种形式的AZ31B镁合金材料（棒材和板材）为研究对象，通过不同应力状态下的试验设计和相应的数值模拟，分析了AZ31B镁合金不同应力状态下的断裂行为，与参考文献中的双曲线断裂准则进行了验证与对比，结果表明，棒材与该断裂准则符合度较好，而板材出现了较大的不符合度。因此本文通过试件截面长宽比分别为25:1、9:1、9:2、9:4.5、9:9的五组板材数值模型就试件几何形状对断裂准则的影响展开了研究。
　　首先开展了AZ31B镁合金不同应力状态下的试验研究，包括低、中、高应力三轴度下的试验，在试验的基础上测量并计算不同应力状态下的断裂强度、等效断裂应变等；然后结合数值模拟分析不同试验的过程，对网格敏感度的研究表明，试件缺口半径越小，网格的敏感度越高，网格尺寸在0.001m和0.005m之间，AZ31B镁合金板材的断裂长度随网格尺寸的增加而增长；计算了各应力状态下的应力三轴度值，根据不同应力三轴度下的断裂特征选择合理的分段函数，在应力三轴度—等效断裂应变空间建立了AZ31B镁合金复杂应力状态下的断裂准则，与参考文献中的断裂准则进行了验证与对比，发现了棒材对断裂准则的高度符合以及板材对断裂准则的较大差异；最后研究了在数值模拟中试件不同几何形状对该断裂准则的符合度，结果表明随着试件截面长宽比的减小，试件表现出的断裂行为与断裂准则的符合度越高，材料的等效断裂应变逐渐增大，即材料的断裂延性逐渐增大，根据数值模拟结果拟合了等效断裂应变转折点曲线，为AZ31B镁合金材料的等效断裂应变转折点的计算提供了依据，同时对镁合金板材的应用与加工提出了建议。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 镁合金概述

1.2 AZ31B镁合金拉压不对称性

1.3 国内外研究现状

1.4 本文研究意义

1.5 本文研究思路

第二章 数值模拟理论与材料破坏模型

2.1 ABAQUS 概述

2.2 材料破坏模型

2.3 应力状态参数及其确定方法

2.4 本章小结

第三章 断裂试验与数值模拟

3.1高应力三轴度范围

3.2中、低应力三轴度

3.3 AZ31B镁合金断口形貌分析

3.4本章小结

第4章 AZ31B镁合金板材数值模拟的分析与讨论

4.1 断裂准则参数的标定与验证

4.2 数值模拟结果的分析

4.3加入J-C断裂准则后网格的敏感度

4.4 本章小结

第五章 试件不同几何形状对断裂准则的符合度

5.1 应力三轴度的计算

5.2 AZ31B镁合金断裂准则的建立与讨论

5.3 试件不同几何形状对断裂准则的符合度

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附录

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