5A02鋁合金板材磁脈沖成形極限及單向拉伸變形行為研究.pdf

1、電磁脈沖加工技術是一種適用于板、管材成形的新型工藝,板材在變形過程中應變速率較高,可顯著提高材料的成形性能。本文以5A02鋁合金板材為研究對象,通過工藝試驗分別建立準靜態(tài)成形和磁脈沖加工下的成形極限圖;通過低速與高速拉伸試驗建立了板材的Johnson-Cook模型;采用數(shù)值模擬和工藝試驗相結合的方法對板材電磁脈沖拉伸進行了深入研究。
　　通過剛性凸模脹形試驗建立了準靜態(tài)成形極限圖,通過電磁脈沖脹形試驗建立了電磁脈沖加工成形極限圖,

2、結果表明:電磁脈沖加工成形極限要遠高于準靜態(tài)成形極限,接近雙等拉狀態(tài),提高40％~50%;單向拉伸狀態(tài),提高幅度30%~40%;平面應變狀態(tài),提高將近100%。
　　采用準靜態(tài)拉伸和分離式霍普金森拉桿試驗建立起了板材在高速拉伸下的Johnson-Cook模型,為后續(xù)的數(shù)值模擬提供了準確的本構模型。
　　設計出了一套電磁脈沖拉伸裝置,可實現(xiàn)拉伸試樣在不同應變速率下的拉伸變形。通過調節(jié)電容、放電電壓及放電能量可控制試樣拉伸應變速

3、率,應變速率的調節(jié)范圍為20s-1~3267s-1,甚至更高。
　　對板材電磁脈沖拉伸數(shù)值模擬表明:板材拉伸過程應變速率隨著電容和電壓的升高而不斷提高。在變形初期存在應力波的傳播效應,應力波在試樣標距區(qū)內不斷傳播、透射、反射和干涉,使試樣受力和變形更加均勻;板材在電磁脈沖脹形拉伸過程中的受力不均勻,標距區(qū)兩端受力最大,變形也最大,標距中部受力和變形減小。
　　對板材電磁脈沖拉伸和脹形拉伸的工藝試驗表明:板材在電磁脈沖拉伸過程

4、中的斷后延伸率比準靜態(tài)延伸率提高13%~53%,且隨著應變速率的提高而不斷提高,標距區(qū)內的應變非常均勻;板材在電磁脈沖脹形拉伸過程中斷后延伸率比準靜態(tài)提高31%~41%,隨著放電電壓提高,延伸率首先升高,當應變速率達到2500s-1以上時,延伸率呈下降趨勢。
　　對電磁脈沖拉伸試樣斷口形貌進行掃描分析表明,板材在低速拉伸和高速拉伸下的斷口形貌均為韌窩型;隨著應變速率的提高,韌窩分布更加密集均勻,表現(xiàn)出更為優(yōu)異的塑性變形能力;板材磁