基于M-K理论的高温成形极限预测及影响因素分析

为获得准确的22MnB5高强钢高温成形极限,基于M-K成形极限理论,采用BBC 2005屈服准则和Norton-Hoff流动应力模型进行推导。通过与22MnB5高强钢的实验数据进行对比,验证了预测模型的准确性。同时,利用该模型计算并分析了不同条件下得到的成形极限曲线(FLC)的特点。研究表明,高阶各向异性屈服准则更适合描述22MnB5高强钢高温成形极限;M-K理论中凹槽角度变化对成形极限曲线预测的影响较小;在一定的温度和应变速率范围内,成形极限曲线的位置随温度和应变速率的增加而上升。

基于M-K理论的5182铝合金汽车板成形极限预测

5182铝合金因比强度高、成形性能优良,作为轻质材料在汽车覆盖件上得到了广泛应用.成形极限是衡量板材成形性能的重要指标,是冲压模具设计的重要依据.基于M-K理论,采用Voce硬化模型和Barlat89屈服准则,预测5182铝合金板材的成形极限,并与实验数据进行对比.结果表明:在初始厚度不均匀度为0.998时,预测曲线与实验数据吻合程度较好,验证了M-K理论预测成形极限的可靠性.

基于M-K理论的5A06铝合金板材温成形极限预测

5A06铝合金的室温成形能力有限,冲压成形易发生破裂,为此对5A06铝合金板材的温成形进行研究,并基于M-K凹槽理论对5A06铝合金板材的成形性能进行预测。首先,采用理论计算和试验相结合的方式,建立了200~300℃、0.01~1 s^(-1)条件下5A06铝合金的本构模型;然后,将Swift材料强化模型导入成形极限的推导中,并采用Newton-Raphson迭代法求解得到M-K凹槽理论预测的成形极限图和初始厚度不均匀度f0;最后,对5A06铝合金板材进行Nakajima试验,验证理论预测结果的准确性。结果表明,M-K理论能够有效预测5A06铝合金在实验温度范围内的成形性能。

基于M-K理论的6016铝合金成形极限曲线预测

近年来,为实现汽车车身轻量化,大量的铝合金材料被用于汽车车身制造,由于6016铝合金具有良好的烘烤性能,被大量使用.但是传统的冷成形技术并不能成形复杂零件,因此热冲压-冷模具淬火成形技术被用到铝合金的成形过程中,板材成形领域中一个重要的性能指标是成形极限.本论文使用理论预测和试验两种方法对6016铝合金成形极限曲线进行了研究.首先,建立了考虑应变强化和应变速率强化的Fields-Bachofen本构方程,并将此本构方程引入到成形极限理论推导过程中;然后,基于M-K凹槽理论,对6016铝合金成形极限曲线进行了理论预测,并且采用Nakazima试验方法对预测结果进行了验证.结果显示,随着初始厚度不均度的增加,预测曲线向纵坐标的正方向移动;通过实验值和预测值的对比发现M-K凹槽理论对成形极限曲线的预测是可行的、准确的.

基于内变量的Ti_(2)AlNb合金M-K理论的高温成形极限预测

Ti_(2)AlNb合金在高温变形过程中,微观组织演变复杂,导致合金的力学性能和成形性能发生改变;且由于微观组织和力学性能的耦合变化,导致高温成形极限的预测更加困难。针对该问题,以Ti_(2)AlNb合金基于内变量的本构模型和M-K理论为基础,将变形过程中的微观组织演变及其对力学性能的影响与M-K理论进行耦合,建立了Ti_(2)AlNb合金基于内变量的M-K理论的高温成形极限预测模型,并进行了Ti_(2)AlNb合金板材成形极限的计算。Ti_(2)AlNb合金板材在高温成形时,随着变形温度(950~985℃)和应变速率(0.001~0.1 s^(-1))的提高,板材的成形极限提高,说明应变软化有利于提高板材的成形极限。最后,进行了变形温度为985℃和应变速率为0.01 s^(-1)条件下的成形极限实验测试,并对理论计算结果进行了验证,证明了建立的高温成形极限预测模型具有良好的预测效果。

基于修正M-K模型的AZ31B镁合金板材预变形前后成形极限预测

在Marciniak-Kuczynski(M-K)模型基础上,结合修正Mohr-Coulomb(MMC)理论和韧性断裂准则建立了修正M-K模型,并对AZ31B镁合金板材成形极限进行了预测。通过修正MMC理论获取了板材成形过程中各应变路径下的极限应变,利用韧性断裂准则判断原始板材及预变形后板材在各个应变路径下是否达到失效,从而获得了板材的成形极限图(FLD)。结果表明,基于修正M-K模型理论计算获取的AZ31B镁合金板材的FLD比传统的M-K模型的预测结果更准确,验证了该方法的可行性和准确性。通过修正M-K模型理论预测了室温预变形和250℃预变形工艺对AZ31B镁合金板材成形极限的影响,随着预变形量的增加,板材成形极限逐渐向左上偏移,且250℃预变形板材的成形极限提高更为显著。

基于M-K模型的TA15钛合金高温成形极限

为了探究TA15钛合金高温环境下的成形极限,明确本构方程中参数对成形极限的影响规律,建立了考虑高温软化效应TA15钛合金高温环境下的本构关系,利用高温成形极限试验平台及M-K失稳理论对TA15钛合金板高温环境下的成形极限分别进行了试验测试及理论预测。理论预测结果表明当温度从800℃提升至880℃时,平面应变状态下的极限主应变由0.18提升至0.33。基于M-K失稳理论和建立的高温本构模型,分析了本构方程中的参数对成形极限的影响规律,结果表明提高加工硬化指数、速率敏感因子及减小软化因子,均可以提升应变强化率的大小,进一步延缓沟槽内应变状态趋于平面应变状态,从而提升理论成形极限曲线在应变空间中的位置。此外,理论计算结果表明速率敏感因子对成形极限曲线的左侧影响程度要大于其对右侧部分的影响,该现象主要归因于速率敏感因子对不同应变大小下的应变强化率的影响不同。

法向应力对板料成形极限影响的研究进展

在板料成形过程中应力状态对板料(板材和管材)的成形极限有很大影响,通过对板料施加法向应力可以提高板料的成形极限。文章综述并分析了法向应力对板料成形极限影响的理论模型、有限元模型以及实验研究方面的进展。理论模型方面的主要进展,是根据经典塑性失稳理论和M-K理论,建立了考虑法向应力影响的成形极限理论模型,可以准确地预测法向应力对板料成形极限的影响;有限元分析的主要进展,是在韧性断裂准则的基础上,利用体单元建立了考虑法向应力影响的数值模型;有关实验研究方面只是初步的探索,还有待进行深入的研究;对影响法向应力提高板料成形极限的因素进行了总结分析。

铜铝复层板成形极限图研究

为了评价铜铝复层板成形性能,采用Hosford高阶屈服准则和M-K理论推导复层板的成形极限应变表达式,通过理论计算得到铜铝复层板的成形极限图,利用胀形试验分析热处理工艺及接触方式铜铝复层板成形极限的影响,采用扫描电子显微镜对界面与断口形貌进行观察分析.研究结果表明:理论计算结果与试验结果吻合较好,铜在外侧复层板成形极限高于铝在外侧时的成形极限,热处理工艺对提高复层板的成形极限具有重要的作用,复层板两侧金属发生断裂的同时,界面产生部分脱离.

应力-应变曲线形式对铝合金板料成形极限的影响

为使板料的成形性分析更符合实际,以Marciniak-Kuczynski(M-K)理论为基础,提出了采用应力-应变测量数据预测铝合金板料成形极限的方法.分别采用应力-应变测量数据、幂指数以及多项式拟合曲线三种应力-应变形式对6016-T4和7075-T6铝合金板料的成形极限进行研究.通过单向拉伸实验得到材料的应力-应变数据,构建了不同形式的曲线模型,计算了相应的极限应变,并绘制了板料成形极限曲线.将理论上预测的FLC与胀形实验结果进行对比,结果表明,采用应力-应变测量数据对板料成形极限的预测最好,而常用的幂指数拟合曲线得到的预测结果与实验存在一定的偏差.

车身用5182铝合金板成形极限研究

基于M-K理论,分别结合Hill79和Logan-Hosford屈服准则构建成形极限预测模型,导入5182铝合金材料参数,分析板料初始厚度不均匀度、指数参数对其成形极限曲线的影响;通过结合非接触式应变测量系统的Marciniak胀形实验采集5182铝合金板料极限应变数据,并与预测成形曲线进行对比。结果表明,当板料初始厚度不均匀度为0.97时,基于M-K模型结合Hill79屈服准则的预测曲线与实验结果的符合度为94.09%。

基于损伤修正M-K模型的高强度钢成形极限预测

为探究材料内部损伤演化对其成形特性的影响,在M-K凹槽失稳理论的基础之上,通过引入GTN损伤模型,建立了耦合损伤的高强度钢22MnB5成形极限预测方法,并确定了相关损伤参数。该方法以临界孔洞体积分数作为失稳判据,增强了预测方法的物理意义。通过理论计算分析了变形路径对板材失稳以及损伤演化的影响。同时,通过开展NAKAZIMA实验研究,获取了22MnB5的成形极限数据并对其变形特点进行了分析。通过与实验结果的对比,验证了本文预测方法的有效性。