面向低應力三軸度的金屬板料壓剪試驗及其斷裂表征研究.pdf

1、在板料成形領域，精沖成形工藝已成為一種重要的成形手段。精沖成形過程中，材料處于三向壓應力狀態(tài)，塑性變形能力得到了極大改善。但是，精沖成形過程中也常常伴隨著復雜的損傷斷裂等問題，其適用的韌性斷裂準則需借助剪切試驗進行試驗驗證和參數(shù)標定。因此，有必要對金屬板料在低應力三軸度狀態(tài)下的韌性斷裂行為進行研究。
　　本文通過構建一種新型的壓剪試驗裝置作為切入點，運用數(shù)值模擬和物理實驗相結合的方法對處于低/負應力三軸度的壓剪試驗進行研究。結合數(shù)

2、值模擬結果和壓剪試驗結果分析了不同材料的壓剪試驗試樣在不同應力狀態(tài)下的塑性變形行為和斷裂失效特征。通過宏微觀斷口的定性和定量分析，研究了壓剪試驗的斷裂機制和試樣斷口表征響應。主要研究成果如下：
　　1)圍繞現(xiàn)有板料剪切試驗方法的特點和不足，構建了一種新的板料壓剪試驗。通過預加載，實現(xiàn)了特定應變路徑下的剪切成形，通過調整試樣幾何結構實現(xiàn)了低/負應力三軸度范圍的剪切成形。
　　2)壓剪試樣較拉剪試樣的塑性變形能力有所改善，相同條

3、件下壓剪試樣較晚發(fā)生斷裂失效。材料的抗拉強度越高，壓剪試驗所需的成形載荷越大，最終斷裂位移量越小。壓剪試樣的裂紋起源于靠近變形區(qū)切槽邊緣的內側位置，裂紋擴展角和主加載方向的夾角值隨著β角增大而呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢。
　　3)試樣宏觀斷口大致可分為光滑平整、剪切平面密集的I區(qū)和韌窩密集存在的II區(qū)。β角增大，I區(qū)所占比例增加。斷面兩側I區(qū)是明顯的剪切斷裂特征，剪切平面臺階狀分布，孔洞極少且?guī)缀鯖]有擴展。斷面中心II區(qū)為典型的拋物線型韌