基于修正M-K模型的铝合金板材成形极限图预测

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1、2015年4月第4l卷第4期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsApril2015V01．41No．4http：／／bhxb．buaa．edu．cnjbuaa@buaa．edu．cnDOI：10．13700／j．bh．1001-5965．2014．0310基于修正M-K模型的铝合金板材成形极限图预测杨希英，郎利辉+，刘康宁，蔡高参，郭禅(北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京100191)摘要：为准确预测AA70

2、75一O铝合金板材的成形极限，将韧性断裂准则和传统M．K模型相结合，提出一种基于韧性断裂准则的修正M—K模型．利用单向拉伸模拟和试验相结合的方法，提取危险单元的应力应变历史并代入c—L韧性断裂准则中，得到材料常数．基于单向拉伸试验所得成形极限点，通过MATLAB编程得到修正M．K模型的初始厚度不均度．在常温下，以单向拉伸、宽板弯曲、液压胀形试验获得AA7075一O铝合金板材的成形极限曲线，与修正M．K模型和传统M—K模型计算得到的理论成形极限曲线进行对比，验证了修正M—K模型的可行性和准确性．关键词：铝合金

3、板；M—K模型；韧性断裂准则；初始厚度不均度；成形极限图中图分类号：V260．1；TG394文献标识码：A文章编号：1001．5965(2015)04-0675-05成形极限是板材成形中十分重要的性能指标和工艺参数，反映了变形过程中板材在塑性失稳状态前的最大变形程度，对于航空航天飞行器上的薄壁零件成形具有重要的指导意义，也是进行模具设计和工艺设计的主要依据．在板材成形性能评价方法中，成形极限曲线(FLC)应用最广泛且直观有效．对成形极限进行的理论研究，概括起来分成以下两类：第1类是经典的分叉理论，如Swif

4、t分散性失稳理论⋯、Hill集中性失稳理论嵋1和StSren和Rice的方法¨⋯；第2类是基于材料局部初始不均匀性是导致颈缩的假设，如M—K理论p1等．其中，M—K理论应用最普遍，目前关于成形极限的理论研究绝大多数是建立在M．K理论的基础之上¨引．它是以试验观察为基础而提出的，但是初始厚度不均度究竟如何确定并无准确的方法．因此，由于初始厚度不均值的不同，M—K理论与试验结果的符合程度难免具有一定的主观随意性．同时，M—K模型中关于集中颈缩时刻判定的准则也需要进一步讨论．与FLC相比，利用韧性断裂准则预测板料

5、成形极限的优点是可以更加方便地考虑应变路径的变化∽·．到目前为止，多种不同的韧性断裂准则¨叫被提出．近年来，韧性断裂准则被应用到双向拉伸⋯]、液压成形[1引、拉深Ⅲ3等成形过程的成形极限预测．一般而言，金属板料的韧性越好，其断裂成形极限曲线FLCF(FormingLimitCurvesatFracture)越趋近于直线；韧性越差，则其FLCF形状越复杂¨“．因此，目前所用的几种韧性断裂准则具有一定的局限性¨“．在本文中，为准确预测AA7075一O铝合金板材的成形极限图，将韧性断裂准则和传统M—K模型相结合，

6、提出一种基于韧性断裂准则的修正M—K模型．利用单向拉伸模拟和试验相结合的方收稿日期：2014．05．29；录用日期：2014-07-25；网络出版时间：2014-09-0516：41网络出版地址：WWW．enki．net／kcms／doi／lO．13700／j．bh．10013965．2014．0310．html基金项目：国家自然科学基金资助项目(50975014)；中俄国际合作与交流NSFC—RFBR基金资助项目(51010166)作者简介：杨希英(1985一)，男，河北衡水人，博士生，yxiyingbu

7、aa@163．eom％通讯作者：郎利辉(1970一)，男，河南新乡人，教授，lang@buaa．edu．en，主要研究方向为先进成形技术及装备．；f用格式：杨希英，郎利辉，刘康宁，等．基于修正M·K模型的铝合金板材成形极限图预测fJJ．北京航空航天大学学报，2015，4Jf4)：675—679．Yangxy，LangLH，LiuKN，eta1．PredictionofforminglimitdiagramofAA7075—0aluminumalloysheetbasedonmodifiedM—Kmodele

8、J1．JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，2015，41(4)：675-679(inChi—nese)．676北京航空航天大学学报法，提取危险单元的应力应变历史并代入c—L韧性断裂准则中，得到材料常数．通过MATLAB编程得到修正M．K模型的初始厚度不均度．在常温下，以单向拉伸、宽板弯曲、液压胀形获得AA7075-0铝合金板材的成形极限试验