almgsi基合金车身板材胀裂性能的研究

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1、摘要摘要A1．Mg．Si基合金车身板材具有广阔的应用前景，其应用的难点之一是成形性能较差。破裂是板料冲压成形过程出现的主要缺陷之一，本文重点对A1一Mg—Si基合金车身板材的胀裂性能从物理试验和数值模拟两个层面进行了较为深入的研究。本文对合金成分为Al一1．25Mg．1．25Si．0．85Cu-0．40Mn一0．20Ti一0．15Fe-xSr(简称Al—Mg—Si基合金)车身板材的制各工艺进行了优化设计，检测了AI—Mg—Si基合金车身板材力学性能，并采用成形极限图(FLD)试验对A1一Mg．Si基合金车身板材胀裂性能进行了检测。结果表明：A1一

2、Mg—Si基合金车身板材不仅具有较佳的力学性能，还具有良好的胀裂性能，其成形极限高于AA6111的成形极限，显示了良好的性能组合。本文采用有限元法研究AI．Mg．Si基合金车身板材的胀裂性能。采用了著名的非线性软件MSC．Marc系统建立半球凸模胀形试验的有限元模型，该模型采用了适合于描述铝合金屈服行为的Barlat屈服准则和弧长分析法，并基于物理试验的思路，改变不同的摩擦系数和试样尺寸获取不同的应变状态。结果显示：应变历史可以保持比例加载的单一路径形式；从不同应力状态下的应变传播发展过程得出了长轴应变出现峰值尖点(包括长度很短的峰值平台)的时刻

3、是试样发生应变集中和塑性失稳的临界时刻这一规律；失稳时刻的表面长轴应变的峰值以及这个峰值点处的表面短轴应变构造了一对表面极限应变，由这些极限应变对构成的虚拟FLD与试验的结果吻合的较好。板材的“陛能数项组”对AI—Mg．Si基合金车身板材虚拟FLD的影响结果表明：成形极限曲线的形状取决于材料的“性能数项组”，成形极限曲线的高低却可以由n值来定性判定。厚度对A1一Mg—Si基合金车身板材FLD的影响表明：随着厚度增大，成形极限曲线升高的相对幅度减小，这从数值上验证了理论分析的定性规律。最后本文采用试验所得的FLD作为破裂的判据，对圆筒拉深、盒形件拉

4、深的成形极限进行模拟分析，结果表明破裂的部位与试验规律相符合。同时采用试验FLD作为破裂判据对车门外板冲压过程进行了模拟，探讨AI—Mg—Si基合金车身板对于冲压成形的适应性。关键词：AI—Mg。Si基合金，成形极限，胀裂性能，有限元，数值模拟ABSTRACTA1．Mg-Sibasedalloyautobodysheetwillbeusedwidelyinthefuture，but，intherecent，oneofthedifficultyinpracticeisitspoorforrnability．It’Soneofthemainprobl

5、emsthatfracturealwaysOCCurSduringsheetmetalformingprocesses．InthispapersuchoriginalresearchasanalyzingthestrechabilityofA1·-Mg·-Sibasedalloyautobodysheetwasdonethroughphysicalexperimentandnumericalsimulmion．Inthispaper,firstlytheprocessingtechnologyofAI·-Mg--Sibasedalloyautob

6、odysheetwasoptimized，anditsmechanicalpropertiesweretested．ThenthestretchabilityofAI—Mg—SibasedalloysheetwasalsotestedbyusingFLDexperiment．TestingresultindicatesthatA1-·Mg·—Sibasedalloysheethasnotonlygoodmechanicalpropertiesbutalsofavorablestretchability,andthatitsforminglimit

7、ishigherthanthatofAA61111．ThisshowthecomprehensivepropertiesofAl—Mg—Sibasedalloysheetareexcellent．Secondly,thispaperstudiedthestretchabilityofA1一Mg-SibasedalloysheetusingFEMinmunericalsimulationview,FEstretchingtestmodelwithhemisphericalpunchWasconstructed．Barlatyieldcriteria

8、andarC一1engthanalyticalmethodisappliedinordertodescribeAIalloysheets