面向低應(yīng)力三軸度的金屬板料壓剪試驗及其斷裂表征研究.pdf

1、在板料成形領(lǐng)域，精沖成形工藝已成為一種重要的成形手段。精沖成形過程中，材料處于三向壓應(yīng)力狀態(tài)，塑性變形能力得到了極大改善。但是，精沖成形過程中也常常伴隨著復(fù)雜的損傷斷裂等問題，其適用的韌性斷裂準則需借助剪切試驗進行試驗驗證和參數(shù)標定。因此，有必要對金屬板料在低應(yīng)力三軸度狀態(tài)下的韌性斷裂行為進行研究。
　　本文通過構(gòu)建一種新型的壓剪試驗裝置作為切入點，運用數(shù)值模擬和物理實驗相結(jié)合的方法對處于低/負應(yīng)力三軸度的壓剪試驗進行研究。結(jié)合數(shù)

2、值模擬結(jié)果和壓剪試驗結(jié)果分析了不同材料的壓剪試驗試樣在不同應(yīng)力狀態(tài)下的塑性變形行為和斷裂失效特征。通過宏微觀斷口的定性和定量分析，研究了壓剪試驗的斷裂機制和試樣斷口表征響應(yīng)。主要研究成果如下：
　　1)圍繞現(xiàn)有板料剪切試驗方法的特點和不足，構(gòu)建了一種新的板料壓剪試驗。通過預(yù)加載，實現(xiàn)了特定應(yīng)變路徑下的剪切成形，通過調(diào)整試樣幾何結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了低/負應(yīng)力三軸度范圍的剪切成形。
　　2)壓剪試樣較拉剪試樣的塑性變形能力有所改善，相同條

3、件下壓剪試樣較晚發(fā)生斷裂失效。材料的抗拉強度越高，壓剪試驗所需的成形載荷越大，最終斷裂位移量越小。壓剪試樣的裂紋起源于靠近變形區(qū)切槽邊緣的內(nèi)側(cè)位置，裂紋擴展角和主加載方向的夾角值隨著β角增大而呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢。
　　3)試樣宏觀斷口大致可分為光滑平整、剪切平面密集的I區(qū)和韌窩密集存在的II區(qū)。β角增大，I區(qū)所占比例增加。斷面兩側(cè)I區(qū)是明顯的剪切斷裂特征，剪切平面臺階狀分布，孔洞極少且?guī)缀鯖]有擴展。斷面中心II區(qū)為典型的拋物線型韌