非局部摩擦及應(yīng)變梯度理論在超塑性成形中的應(yīng)用研究.pdf

1、在金屬超塑性成形加工力學(xué)中，接觸面上逐點(diǎn)采用的庫(kù)侖摩擦定律是局部性質(zhì)的，即接觸面上摩擦域內(nèi)某質(zhì)點(diǎn)的摩擦效應(yīng)只與該點(diǎn)的狀態(tài)有關(guān)。然而，實(shí)際上金屬表面往往是粗糙的，接觸界面是粗糙面之間的接觸，某一點(diǎn)的摩擦效應(yīng)不僅與該點(diǎn)的狀態(tài)直接相關(guān)，還與該點(diǎn)有限大小鄰域內(nèi)的其它點(diǎn)的狀態(tài)有關(guān)，這是一種非局部摩擦效應(yīng)。因此，在細(xì)觀尺度上有必要用非局部摩擦模型替代庫(kù)侖摩擦模型來考慮接觸界面上微凸結(jié)構(gòu)所引起的非局部摩擦效應(yīng)，其中Oden等提出的非局部摩擦模型得到了

2、廣泛應(yīng)用。另外，為了解釋微米和亞微米量級(jí)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的尺度效應(yīng)，以及解決工業(yè)領(lǐng)域在該尺度下遇到的日益增多的問題，人們建立了各種非局部本構(gòu)模型，其中Muhlhaus和Aifantis提出的一種梯度依賴非局部本構(gòu)模型，可能是此類模型中形式最簡(jiǎn)單的一個(gè)，在這個(gè)模型中，Muhlhaus和Aifantis將一個(gè)系數(shù)引入流動(dòng)應(yīng)力方程中，同時(shí)考慮等效塑性應(yīng)變的二階梯度，而保留經(jīng)典塑性理論的其它特征不變，該理論自提出后，得到了廣泛應(yīng)用。本文的主要工作就是

3、利用Oden等提出的非局部摩擦模型以及Muhlhaus和Aifantis提出的一種梯度依賴非局部本構(gòu)模型研究丁如下五個(gè)具體問題： 本論文的主要內(nèi)容有： 采用非局部摩擦模型代替庫(kù)侖摩擦模型研究了圓板超塑性鍛壓工藝，得出了兩種摩擦模型下壓力差的計(jì)算公式，并分析了不同工況條件下非局部摩擦模型與庫(kù)侖摩擦模型對(duì)接觸面上壓力分布影響的差異。 將Oden等提出的非局部摩擦模型應(yīng)用于錐形模圓柱體超塑性拉拔或擠壓中，并利用攝動(dòng)方法

4、求出了其近似解。 將Oden等提出的非局部摩擦模型應(yīng)用于楔形模寬條料超塑性拉拔或擠壓中，并利用攝動(dòng)方法求出了其近似解。 基于應(yīng)變梯度塑性理論，求得了內(nèi)壓作用下厚壁圓筒和球殼的極限荷載的分析解，經(jīng)典塑性解是當(dāng)前解的特例。 基于應(yīng)變梯度塑性理論，分析了自由脹形工藝中的尺度效應(yīng)現(xiàn)象，并與有關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較。 以上研究結(jié)果表明，采用非局部摩擦模型代替局部的庫(kù)侖摩擦模型對(duì)超塑性成形加工過程的摩擦行為進(jìn)行分析，雖然