学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

镁合金板材电磁成形的破裂准则及数值模拟研究

作　者: 胡婷婷
导　师: 黄尚宇
学　校: 武汉理工大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 电磁成形 变形镁合金 均匀压力线圈 破裂准则 三维模拟
分类号: TG391
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 123次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


AZ31镁合金是一种最常使用的商业化生产的镁基合金。在常温下AZ31板材的压力成形十分困难。使用电磁温热成形能有效提高镁合金板材的塑性变形能力。有必要系统揭示电-力学因素、温度及模具参数对镁合金板材成形性能及失效模式的影响规律,而镁合金的温热成形性能高度依赖于温度和应变率,因而有必要提出包括应变率和温度效应的破裂准则,以正确预测板材成形过程中的破裂。在板料成形过程中,成形极限是由局部颈缩决定,通过拉伸失稳或分叉现象来预测的。然而,传统的分析方法并不适用于AZ31镁合金板材。在AZ31板材成形过程中,断裂会突然发生,在成形极限前没有任何明显的颈缩现象。本文介绍了板材电磁成形的原理及研究进展,对于常用的几种破裂准则进行了研究与分析,并比较其适用性及可靠性,以求得到能够较好的应用于AZ31板材电磁成形中的破裂准则。根据之前课题组所做的关于AZ31镁合金的旋转盘冲击拉伸试验、准静态拉伸试验及得到的成形极限图(FLD)中的数据,在之前建立的AZ31的J-C本构方程的基础上,进一步研究引入了断裂应变的J-C断裂准则；并引入Zener-Holloman参数,研究计算了AZ31镁合金的断裂应变与损伤值,得到关于Zener-Holloman参数的断裂准则。镁合金电磁成形是一个多参数耦合作用的过程,各工艺参数对镁合金的变形以及成形后的尺寸精度影响不同。对于各种电磁成形线圈的结构、磁场分布及应用范围作了介绍。并根据本文所要研究的内容建立合适的工装模型,选择均匀压力线圈作为工作线圈,设计了线圈的具体尺寸。详细介绍了松散耦合法的思路,并基于此对电磁脉冲成形过程进行分析,讨论了均匀压力线圈电磁成形的磁场特性,利用ANSYS有限元分析软件对均匀压力线圈电磁成形的磁场进行了模拟,得到了平板线圈磁场和磁场力的分布情况。然后把节点磁场力作为边界条件代入到ANSYS/LS-DYNA中进行高速变形分析。研究结果表明：除了板料端部由于端部效应电磁力有些许发散,在板坯大部分区域,磁场力呈均匀分布。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-21
  1.1 引言  9
  1.2 变形镁合金及其应用现状  9-11
  1.3 板材电磁成形技术研究现状  11-15
    1.3.1 板材电磁成形原理  11-13
    1.3.2 工件在电磁成形过程中的载荷作用和变形  13-15
  1.4 高速率本构关系及断裂准则研究进展  15-16
  1.5 ANSYS耦合场有限元分析发展现状  16-19
  1.6 本文主要研究内容和研究路线  19-21
    1.6.1 本文主要研究内容  19
    1.6.2 本文主要研究路线  19-21
第2章 AZ31镁合金板材在温热高应变率条件下破裂准则的研究  21-38
  2.1 引言  21-23
  2.2 高速率成形中材料变形的塑性动力特性  23-26
  2.3 应变率和温度在破裂中的作用效果  26-31
    2.3.1 断裂应变破坏准则  27-29
    2.3.2 临界损伤破坏准则  29-31
  2.4 几种常用的韧性断裂准则  31-32
  2.5 Johnson-Cook本构方程  32-37
    2.5.1 Johnson-Cook材料模型  32-34
    2.5.2 Johnson-Cook失效模型  34-37
  2.6 本章小结  37-38
第3章 均匀压力线圈结构与参数  38-49
  3.1 电磁成形线圈分类  38-45
    3.1.1 三轴式线圈  38
    3.1.2 平面螺旋线圈  38-40
    3.1.3 螺线管线圈  40-41
    3.1.4 带集磁器线圈  41-42
    3.1.5 双螺旋线圈  42-44
    3.1.6 均匀压力线圈  44-45
  3.2 建立有限元分析模型  45-48
    3.2.1 工件毛坯  45-46
    3.2.2 模具  46-47
    3.2.3 工作线圈  47-48
  3.3 本章小结  48-49
第4章 均匀压力线圈成形三维模拟  49-62
  4.1 耦合场分析的类型  49-50
  4.2 瞬态电磁场分析简介  50-51
  4.3 放电电路电流模拟  51-52
  4.4 匀压力线圈3-D磁场模拟  52-56
  4.5 磁场模拟结果与分析  56-60
  4.6 动态响应结果及分析  60-61
  4.7 本章小结  61-62
第5章 结论与展望  62-64
致谢  64-65
参考文献  65-70
攻读硕士期间发表的论文  70

相似论文

  1. 抗重金属汞、铜、锌单抗可变区序列的克隆鉴定、真核表达及三维模拟,X171.5
  2. 变形镁合金形变热处理组织性能研究,TG146.22
  3. 稀土元素对热轧AZ31镁合金动态再结晶及织构的影响,TG339
  4. 浅埋软岩大跨度隧道开挖方法研究,U455
  5. 基于三维形态分析的未成年人人台研究,TS941.52
  6. 变形镁合金激光填丝及激光-电弧复合焊接工艺研究,TG456.7
  7. 三维模拟车载导航系统的设计与实现,TN966
  8. Mn和RE对AZ61A变形镁合金组织和性能的影响,TG146.22
  9. 三维模拟手术在精准肝脏切除中的应用,R657.3
  10. 高强铝合金板材温热成形实验与理论研究,TG386
  11. 胃电活动模型分析与胃电慢波和蠕动波三维模拟,R35
  12. 含Ca镁合金挤压变形组织和力学性能研究,TG379
  13. 沈阳红菱煤矿煤与瓦斯突出初步研究,P618.11
  14. Mg-Zn-Y-Mn准晶中间合金对AZ31变形镁合金的晶粒细化研究,TG146.22
  15. 燃气公司员工操作仿真与模拟培训系统的设计与实现,TP311.52
  16. 稀土Er对ZK21变形镁合金组织和性能的影响,TG146.22
  17. SRAM单粒子效应评估方法研究,O572.2
  18. 稀土元素对AZ31变形镁合金组织和性能的影响,TG146.22
  19. 缓薄矿体盘区组合机械化开采方法优化研究,TD861.1
  20. 3A21铝合金和20#钢管-管磁脉冲焊接工艺研究,TG391
  21. 机织物产品设计及其交织形态三维仿真,TS105.1

中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属压力加工 > 高能成型 > 电磁成型
© 2012 www.xueweilunwen.com