7075鋁合金筒形件熱反旋開裂行為研究.pdf

1、7075鋁合金筒形件由于其具有高強(qiáng)度、重量輕、耐高壓和抗腐蝕性能強(qiáng)等特點(diǎn)，在航空航天及兵器等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，熱反旋成形是制造此類筒形件的主要方法。然而，開裂現(xiàn)象是筒形件熱反旋成形過程中常見的缺陷之一，尤其在成形期間產(chǎn)生的肉眼難以發(fā)現(xiàn)的微裂紋是影響其成形質(zhì)量的重要因素。本文基于改進(jìn)的Lemaitre損傷模型，采用有限元數(shù)值仿真與理論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，對(duì)7075鋁合金筒形件熱反旋開裂行為進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下：
　　

2、(1)對(duì)Lemaitre韌性損傷準(zhǔn)則進(jìn)行改進(jìn)，建立了考慮材料的拉壓異性和溫度與應(yīng)變率耦合Lemaitre損傷模型。開發(fā)了Lemaitre損傷模型用戶子程序，建立了7075鋁合金筒形件多道次熱反旋有限元模型，并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其可靠性。
　　(2)基于所建立的有限元模型，分析了筒形件成形過程中的熱力學(xué)行為：筒形件的溫度呈環(huán)狀階梯分布，旋壓與工件的接觸區(qū)溫度最大，然后沿筒形件環(huán)向和軸向兩端逐漸減小；接觸區(qū)的等效應(yīng)力最大，筒形件的最大等效應(yīng)力

3、隨時(shí)間整體呈上升趨勢(shì)；接觸區(qū)后方的等效應(yīng)變大于接觸區(qū)的等效應(yīng)變；在軸向上，工件兩端的等效應(yīng)變較小，中間段的值較大，周向和厚向上都存在應(yīng)變不均勻現(xiàn)象。
　　(3)基于所建立的有限元模型，系統(tǒng)分析并獲得7075鋁合金筒形件熱反旋成形過程中的損傷行為：工件軸向兩端的損傷值較小，中間段的損傷值較大，外側(cè)損傷最大值在穩(wěn)定區(qū)和未旋區(qū)的交界處，內(nèi)側(cè)損傷最大值在端部區(qū)和穩(wěn)定區(qū)的交界處；損傷沿周向呈波浪形分布，內(nèi)外側(cè)損傷程度不一致，筒形件頂端內(nèi)側(cè)損

4、傷值增長速度比外側(cè)要快；筒形件根部的損傷值呈非線性發(fā)展趨勢(shì)，旋輪進(jìn)給初期最大相對(duì)損傷值增加的速度比較快，而后趨于平緩。
　　(4)研究發(fā)現(xiàn)：適當(dāng)提高工件的預(yù)熱溫度、旋輪的進(jìn)給比以及工件與模具的摩擦系數(shù)能顯著改善筒形件的損傷度；旋輪的下壓量對(duì)損傷度的影響呈波浪形分布；當(dāng)工件預(yù)熱溫度為300℃左右，旋輪的下壓量和進(jìn)給比分別在20~30％和0.6~0.7mm/r左右，以及旋輪和芯模與工件之間的摩擦系數(shù)分別選擇為0.2和0.3附近時(shí)，對(duì)筒