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            關于5052 鋁板沖壓成形過程中韌性斷裂問題的研究

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            關于5052 鋁板沖壓成形過程中韌性斷裂問題的研究

            發布日期:2020-05-25 作者: 點擊:

            5052 鋁板沖壓成形過程中的韌性斷裂問題的研究

            5052鋁板由于具有密度低、耐腐蝕高、比強度高等特點,近來作為重要的輕質材料在汽車制造中被廣泛使用。破裂、起皺和回彈是板料沖壓成形中的三大主要質量缺陷。鋁合金和鋼板相比,總伸長率更小, 在室溫下鋁合金的成形性比鋼板的差,更容易出現破裂現象。準確模擬板料成形過程中的破裂現象,對成形工藝和模具設計具有重要意義,金屬材料的斷裂主要可以分為脆性斷裂和韌性斷裂,多數鋁合金屬于韌性斷裂。韌性斷裂準則從細觀損傷力學角度出發,認為材料內部孔洞的缺陷在外力作用下不斷地形核、長大并聚合, 最終引起了材料 的損傷,可以較好地預測塑性差的板料成形性能。

            一、影響韌性斷裂的因素很多,主要可以分為兩大類。 

            1. 一類與材料相關,如應變硬化水平、空穴體積分數和第二相粒子組成等;

            2. 二類與工藝相關,如應變速率、摩擦和成形溫度等。

            5052鋁板韌性斷裂的2種情況

            韌性斷裂是制約金屬成形的一個重要因素,因此,很多學者以損傷思想為背景,提出了韌性斷裂準則。 

            二、5052 鋁合金拉伸試樣斷口兩種類型的韌窩

            1. 第一種韌窩的外形大而深,說明5052鋁合金屬于韌性斷裂;

            2. 第二種韌窩外形較小,在韌窩的底部和四周分布著一定量的球形顆粒,說明 5052鋁合金有部分脆性斷裂。由于第二種韌窩比例較少,因此 5052鋁合金的主要斷裂機制屬于韌性斷裂。

            三、5052鋁板球頭脹形仿真與試驗結果

            板料在成形至斷裂的過程中出現了明顯的頸縮,宏觀斷口表現為沿著與厚度方向成 45°方向斷裂,開裂部位斷口比較平整,沒有出現不規則的起伏,板料厚度在刃口附近出現了明顯的減薄。 有限元仿真結果與試驗結果較吻合,板料開裂處裂紋的位置和形狀大小與試驗結果接 近。說明有限元仿真分析具有較高的模擬精度以及上 述獲得的 Voce 模型參數 Q1、C1、Q2、C2和斷裂應變能 Wc是合理的,Cockcroft-Latham 韌性斷裂準則能夠 很好地預測 5052 鋁合金板料成形的開裂失效。 

            四、5052鋁板成型開裂結論

            1) 對 5052 鋁合金板進行了單向拉伸試驗,使用 Voce 模型對試驗應力應變曲線進行了擬合。將 Cockcroft-Latham 韌性斷裂準則引入到單向拉伸有限 元模型中,結合試驗結果,反求了 5052 鋁合金材料失效參數。 

            2) 采用擬合的 Voce 模型參數和 Cockcroft- Latham 韌性斷裂準則參數對 5052 鋁合金板料球頭脹形開裂進行了仿真預測,并進行試驗驗證,結果表明仿真預測板料開裂位置及裂口形狀與試驗結果吻合。 

            3) 使用該方法進行鋁合金板料的成形開裂極限 預測具有材料參數求解方便,計算精度高的優點,可為相關研究提供參考。 

             5052鋁板


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            關鍵詞:5052鋁板,5052鋁板生產廠家,5052鋁合金

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