鎂合金沖壓成形理論與熱力耦合模擬研究.pdf

1、鎂合金是目前最輕的金屬結構材料，因而在電子、車輛、航空航天等領域的結構輕量化設計和節(jié)能減排方面也越來越受到重視。同鑄造鎂合金相比，變形鎂合金具有優(yōu)良的綜合力學性能，因而更具應用潛力，而沖壓是鎂合金塑性成形的一種重要手段。然而，由于鎂合金具有密排六方晶體結構(Hexagonal Close-Packed, HCP)，其室溫塑性較差，塑性加工困難，但其高溫成形性得到顯著改善。為此，本文在國家自然科學基金資助下，對鎂合金溫熱沖壓成形的各向異性

2、屈服本構和損傷失效模型、成形極限理論等方面進行了系統研究，并將數值模擬預測與實驗結果進行了對比。
　　基于合適本構模型的鎂合金成形模擬對于準確預測其成形質量起著至關重要的作用。本文將考慮參數演化的CPB06各向異性拉壓不對稱屈服模型與GTN損傷模型耦合，得到了考慮參數演化的各向異性屈服CPB06-GTN損傷模型，采用VUMAT用戶子程序將該本構模型嵌入到了ABAQUS有限元軟件中，并采用單個單元驗證了程序的正確性。結果表明，該模型

3、不僅能夠準確描述鎂合金的各向異性屈服和不同方向的不規(guī)則硬化規(guī)律，同時也能準確預測鎂合金的損傷和失效。
　　成形極限圖是評估材料成形能力好壞的有效依據，但實驗得到成形極限圖費時費力，且成本較高。本文基于 M-K準則，結合鎂合金的各向異性屈服準則，推導得到了各向異性鎂合金板成形極限圖的理論預測算法，并采用C++語言編譯得到了各向異性成形極限圖的理論預測程序，研究了不同屈服準則對理論預測成形極限圖的影響。結果表明，在主應力平面下屈服面第

4、一象限的形狀決定了成形極限圖預測的結果。此外，結合各向異性屈服準則，還對鎂合金不同溫度下的成形極限圖進行了理論預測。
　　采用得到的考慮參數演化的各向異性屈服CPB06-GTN損傷模型子程序，對不同溫度熱拉深成形進行了模擬，并與實驗結果進行了對比。結果表明，采用各向異性損傷模型的計算結果能夠準確預測鎂合金的各向異性變形及損傷破壞，模擬結果與實驗吻合較好，鎂合金的失效應變也與實驗的成形極限圖相符，并基于等溫成形的模擬結果，對鎂合金的