微细塑性成形实验技术研究

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1、华中科技大学硕士学位论文微细塑性成形实验技术研究姓名：李经天申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：董湘怀20040603摘要随着微型化趋势的发展微细零件产品的加工在整个加工制造业中的地位越来越重要从移动电话到计算机技术从微型数码设备到医药卫生等各个方面微细零件具有广阔的应用空间同时应用传统的加工技术来加工这些微细零件也成为可能但是由于微细零件的尺寸非常小在加工过程中材料会表现出不同于宏观加工的特性到目前为止对微细塑性成形技术的研究还没有形成系统的理论体系因此本文通过实验和有限元模拟的方法对微细成形进行了比较分析找出微细

2、成形技术的特点本文系统地介绍了微细塑性成形方法以及目前较常用的应变梯度塑性理论研究发现当不均匀塑性变形尺度在微米量级时材料就将表现出强烈的尺度效应Sizeeffects为了预测材料在微米或亚微米层次的尺度效应现象近年来提出和发展了的塑性应变梯度理论即在传统弹塑性理论的框架下考虑应变梯度的影响尽管目前理论还不成熟但是随着研究的不断深入这些理论将会逐步完善本文对薄铜板进行了单向拉伸和拉深实验测得了薄铜板的力学性能参数同时用实验的方法研究了板料尺度效应―在晶粒尺寸一定的情况下随着板厚的逐渐减小其屈服强度将会随之减小在考虑表面层晶粒的

3、影响下利用分层的方法用传统的塑性理论对这种尺度效应进行了理论分析并推导出考虑表面层晶粒影响的薄板屈服应力的计算公式利用这个公式计算得出结果和实验结果相比较从比较结果来看用这种模型来解释这类尺度效应是合理的此外本文还通过实验和有限元模拟的方法对薄铜板进行了拉深实验通过拉深结果可以看出随着板厚的变薄材料的成形性就会降低材料更容易失稳此外论文还对微细电磁成形进行了分析对强脉冲磁场作用下平板拉深过程进行了模拟仿真和实验研究建立了平板拉深的载荷计算模型利用ANSYS软件模拟了成形线圈内电流以及平板在电磁力作用下的动力响应过程关键词微型化

4、微细塑性成形尺度效应拉伸实验电磁成形IAbstractTheproductionofminiaturepartsisbecomingmoreandmoreimportantduetothetrendofminiaturization,whichisincreasinglydeterminingthedevelopmentofproductrangingfrommobilephones,computersandmicrodigitalcameratomedicalproductsandsoon.Theapplicationofc

5、onventionalmanufacturingprocessesfortheproductionofsuchmicro-partsispossible,buttherearesomeproblemsthatresultfromthesmalldimensions.Duringmicro-formingmaterialswillbehavesomecharactersthataredifferentfromnormalsizeprocessing.Uptonow,thesystematicalresearchformicro-

6、forminghavenotcomeintobeing.Thispapergivesareviewoftheproblemsassociatedwithminiaturization,andfindsthecharacteristicofmicroformingthroughexperimentsandfiniteelementanalysis.Thispapersystematicallyintroducessomemethodsofmicro-formingandauniversaltheoryaboutstraingra

7、dientplasticityatpresent.Researchshowthatmetallicmaterialswilldisplaystrongsizeeffectswhenthecharacteristiclengthassociatedwithplasticdeformationisontheorderofmicronsscaleorsubmicronscale.Inordertoforecastthesizeeffectinmicroforming,straingradientplasticityhasbeende

8、velopedtothemicronorsubmicronregimeinrecentyears,whichconsidertheeffectoftheintrinsicmateriallengthunderframeworktheclassicalelastic-plast